JP2020049483A - Exhaust gas purifying catalyst for internal combustion engine and exhaust gas purifying method using the same - Google Patents

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Abstract

To provide an exhaust gas purifying catalyst for an internal combustion engine and an exhaust gas purifying method using the catalyst.SOLUTION: An exhaust gas purifying catalyst includes a carrier, a first catalyst layer on an upstream side, a second catalyst layer on a downstream side, and a third catalyst layer. An upstream side part of the third catalyst layer is present on the first catalyst layer. A downstream side part of the third catalyst layer is present on the second catalyst layer. An intermediate part between the upstream side part of the third catalyst layer and the downstream side part thereof is present between the first catalyst layer and the second catalyst layer.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの浄化用触媒および該触媒を用いた排気ガスの浄化方法に関する。より詳しくは、本発明は、従来よりも高い浄化性能を有する浄化用触媒および該触媒を用いた排気ガスの浄化方法に関する。   The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine and a method for purifying exhaust gas using the catalyst. More specifically, the present invention relates to a purifying catalyst having a higher purifying performance than before and a method for purifying exhaust gas using the catalyst.

より具体的には、例えば、本発明は、内燃機関の排気ガスに高温で、かつ、長期間リン化合物含有排気ガスに曝される環境下であっても使用できる触媒およびこれを用いた排気ガス(特に、リン化合物含有排気ガス)の浄化方法に関する。   More specifically, for example, the present invention relates to a catalyst which can be used even in an environment where exhaust gas of an internal combustion engine is exposed to a high temperature at a high temperature for a long time and is exposed to a phosphorus compound-containing exhaust gas, and an exhaust gas using the same. The present invention relates to a method for purifying (particularly, a phosphorus compound-containing exhaust gas).

本発明は、リン化合物が触媒に多量に付着した状態においても、その触媒性能の低下が抑制される触媒に関する。   The present invention relates to a catalyst in which a decrease in catalytic performance is suppressed even when a large amount of a phosphorus compound adheres to the catalyst.

自動車排気ガスの浄化用触媒は従来から開発されているが、自動車排気ガスに関する規制が強化されるのに伴い、排気ガスを浄化する能力については、さらなる改良が求められている。特に、様々なエンジンの使用条件において高い排気ガス浄化性能を達成できる触媒が求められている。   Although a catalyst for purifying automobile exhaust gas has been developed in the past, further improvement in the ability to purify exhaust gas is required as regulations on automobile exhaust gas are tightened. In particular, there is a need for a catalyst that can achieve high exhaust gas purification performance under various engine use conditions.

例えば、長期間に渡る排気ガス浄化性能の維持が自動車排気ガス浄化装置に求められるようになってきている。このことは、排気ガスの浄化を行う触媒の長寿命化に対する要求が高まっていることを意味している。触媒の長期耐久性の向上を図るために、触媒に担持した貴金属粒子のシンタリングの抑制や硫黄被毒の抑制などが検討されている。一方、排出ガス中に含まれるリンによる被毒(本明細書中において「リン被毒」と記載する)は触媒性能低下に及ぼす影響が大きいことが知られている(非特許文献1)。今後ますます強化される規制を満たすためには、このリン被毒の抑制またはリン被毒後の触媒性能の向上が重要な課題である。近年は、リン被毒の抑制だけではなく、950℃以上の高温排気ガスに曝された場合においてもリン被毒による触媒性能の低下も抑制することが求められており、シンタリングによる触媒性能の低下とリン被毒による触媒性能の低下が共に要求されるなど、従来よりも触媒性能の長寿命化に対する要求は厳しいものとなっている。   For example, the maintenance of exhaust gas purification performance for a long period of time has been required for automobile exhaust gas purification devices. This means that there is an increasing demand for longer catalyst life for purifying exhaust gas. In order to improve the long-term durability of the catalyst, suppression of sintering of the noble metal particles supported on the catalyst and suppression of sulfur poisoning have been studied. On the other hand, it is known that poisoning by phosphorus contained in exhaust gas (described as “phosphorus poisoning” in this specification) has a large effect on catalyst performance deterioration (Non-Patent Document 1). In order to satisfy regulations which will be further strengthened in the future, it is important to suppress the phosphorus poisoning or to improve the catalyst performance after the poisoning. In recent years, it has been required not only to suppress the poisoning of phosphorus but also to suppress the deterioration of the catalytic performance due to the poisoning even when exposed to high-temperature exhaust gas of 950 ° C. or more. The demand for longer life of the catalyst performance has been stricter than in the past, such as a demand for a reduction and a reduction in the catalyst performance due to phosphorus poisoning.

リン被毒の原因物質としては、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などの潤滑油添加剤由来のリン化合物が排気ガス中に含まれることが知られている。排気ガスが浄化装置を流れる際に、排気ガス中に含まれるリン化合物が触媒層に堆積しそして浸透することでリン被毒が発生して、触媒性能が低下することが知られている(非特許文献1)。   It is known that a phosphorus compound derived from a lubricating oil additive such as zinc dialkyldithiophosphate is contained in exhaust gas as a substance causing phosphorus poisoning. It is known that when exhaust gas flows through a purification device, a phosphorus compound contained in the exhaust gas accumulates in and permeates the catalyst layer, thereby causing phosphorus poisoning and degrading the catalytic performance (non-catalytic performance). Patent Document 1).

リン被毒による触媒性能の低下は、以下のような現象が発生するためであることが知られている。触媒層に堆積しそして浸透したリン化合物により、触媒層中での排気ガスの拡散阻害が起こる。また、三元触媒で多く用いられている酸素吸蔵放出物質(酸素貯蔵材ともいう)の酸化セリウムとリン化合物が反応し、リン酸セリウムが形成される。リン酸セリウムが形成されると酸素の吸蔵放出が起こらなくなる。そのため、排気ガス雰囲気がリーンやリッチに変動した際に酸素吸蔵放出による当該リーンまたはリッチの状態を緩和する効果が奏されなくなる。このような拡散阻害や酸素吸蔵放出阻害の現象が発生することにより、排気ガス浄化率が低下する。   It is known that the decrease in catalyst performance due to phosphorus poisoning is due to the following phenomena. Phosphorus compounds deposited and infiltrated in the catalyst layer cause diffusion inhibition of exhaust gas in the catalyst layer. Further, cerium oxide, which is an oxygen storage / release material (also referred to as an oxygen storage material), which is often used in a three-way catalyst, reacts with a phosphorus compound to form cerium phosphate. When cerium phosphate is formed, oxygen storage and release do not occur. Therefore, when the atmosphere of the exhaust gas fluctuates lean or rich, the effect of alleviating the lean or rich state due to oxygen storage and release is not exhibited. The occurrence of such diffusion inhibition and oxygen storage / release inhibition phenomena lowers the exhaust gas purification rate.

特許文献1には、リン被毒を抑制するために、パラジウムを用いた触媒において、セリアとジルコニアの複合酸化物を用いることが開示されている。   Patent Document 1 discloses that a composite oxide of ceria and zirconia is used in a catalyst using palladium to suppress phosphorus poisoning.

特許文献1は、リン被毒によって性能が低下しやすいパラジウムを用いた触媒を記載しており、セリアがリン酸セリウムを形成しやすいことに着目している。特許文献1は、セリアを、セリアとジルコニアの複合酸化物に置き換えることで、リン被毒による触媒性能の低下を従来技術よりも抑制することを開示している。特許文献1においては、三元触媒として最も活性なロジウムを用いた触媒のリン被毒による触媒性能の低下は検討されていない。   Patent Literature 1 describes a catalyst using palladium whose performance is apt to be deteriorated due to phosphorus poisoning, and pays attention to the fact that ceria easily forms cerium phosphate. Patent Literature 1 discloses that by replacing ceria with a composite oxide of ceria and zirconia, a decrease in catalyst performance due to phosphorus poisoning is suppressed as compared with the related art. Patent Literature 1 does not discuss reduction in catalytic performance due to phosphorus poisoning of a catalyst using rhodium, which is the most active as a three-way catalyst.

また、特許文献2には、触媒の上流側先端部にリン補捉域として触媒材料が塗布されない領域を設けることで、リンによる性能低下を抑制することを開示されている。   Further, Patent Literature 2 discloses that a region where a catalyst material is not applied is provided as a phosphorus capture region at an upstream end portion of a catalyst, thereby suppressing performance degradation due to phosphorus.

リン化合物は、排気ガス流れ方向において、上流側に多く付着するため、特許文献2に記載されている触媒においては、上流側端部に貴金属を含まないリン捕捉領域を設けている。しかし、特許文献2には、リン被毒後の触媒性能が記載されておらず、その効果は不明である。さらに、上流側端部から下流側端部までの触媒の長さが比較的短い場合には、触媒の下流側端部近傍までリン化合物が付着して性能が低下すると考えられ、長期耐久性が充分であるとは言い難い。   Since a large amount of the phosphorus compound adheres to the upstream side in the exhaust gas flow direction, the catalyst described in Patent Literature 2 has a phosphorus capturing region containing no noble metal at the upstream end. However, Patent Literature 2 does not describe the catalytic performance after phosphorus poisoning, and its effect is unknown. Further, when the length of the catalyst from the upstream end to the downstream end is relatively short, it is considered that the phosphorus compound adheres to the vicinity of the downstream end of the catalyst to deteriorate the performance, and the long-term durability is reduced. It is hard to say that it is enough.

特許文献3には、下触媒層の上流端部にパラジウム担持層のみの単層が配設され、下流側に上触媒層が積層されてロジウムが担持されている触媒が開示されている。   Patent Literature 3 discloses a catalyst in which a single layer of only a palladium-supporting layer is disposed at an upstream end of a lower catalyst layer, and an upper catalyst layer is stacked on a downstream side to support rhodium.

特許文献3には、触媒の上流側にパラジウム単層域を設けることにより下触媒層へ排ガスが拡散しやすくなることが開示されているが、特許文献3においては、リン被毒が検討されていない。排気ガスのリン化合物が含まれる条件下における、特許文献3に記載された触媒の性能は不明である。   Patent Document 3 discloses that providing a single layer of palladium on the upstream side of the catalyst makes it easier for exhaust gas to diffuse to the lower catalyst layer, but Patent Document 3 discusses phosphorus poisoning. Absent. The performance of the catalyst described in Patent Document 3 under the condition that the exhaust gas contains a phosphorus compound is unknown.

特許文献4には、基材の上に上流側端部から下流側端部までの全体に下触媒層を設けて、その下触媒層の上流側および下流側に上触媒層を積層し、当該上流側と下流側との間の中間部分には上触媒層を積層せずに下触媒層の表面を露出させている触媒が開示されている。しかしながら、特許文献4においては、触媒の全長、中間層の具体的な値はなく、触媒の熱容量を下げること、ガス流れの抵抗を下げることおよび触媒成分の低下を目的とし、排気ガス中のリンによる触媒被毒を触媒の全長と中間部分との関係で改善できることの記載はない。   In Patent Document 4, a lower catalyst layer is provided on the entire substrate from the upstream end to the downstream end, and the upper catalyst layer is laminated on the upstream and downstream sides of the lower catalyst layer. There is disclosed a catalyst in which the surface of a lower catalyst layer is exposed without laminating an upper catalyst layer at an intermediate portion between an upstream side and a downstream side. However, in Patent Document 4, there are no specific values for the total length of the catalyst and the intermediate layer, and for the purpose of reducing the heat capacity of the catalyst, reducing the resistance to gas flow, and reducing the catalyst components, the phosphorus content in the exhaust gas is reduced. There is no description that the catalyst poisoning by the catalyst can be improved in relation to the entire length of the catalyst and the intermediate portion.

特開平8−38898号公報JP-A-8-38898 特表2009−501079号公報Japanese Patent Publication No. 2009-501079 特許4751917号公報Japanese Patent No. 4751917 特許4350250号公報Japanese Patent No. 4350250

A Scott et al.,SAE Paper,96189 8,(1996)A Scott et al. , SAE Paper, 96189 8, (1996).

しかしながら、従来の触媒においては、依然として、排気ガスを浄化する能力のさらなる改良が望まれている。   However, in conventional catalysts, there is still a need for further improvement in the ability to purify exhaust gas.

例えば、特許文献1〜特許文献4に開示されている触媒は、排気ガスを浄化する能力が充分ではなく、特に、長時間のリン被毒後の触媒性能が低い。   For example, the catalysts disclosed in Patent Literatures 1 to 4 do not have sufficient ability to purify exhaust gas, and particularly have low catalytic performance after long-time phosphorus poisoning.

本発明者らは、鋭意検討をした結果、上流側の第1触媒層と下流側の第2触媒層と第3触媒層とを有する排気ガスの浄化用触媒において第3触媒層の上流側部分と下流側部分との間の中間部分が第1触媒層と第2触媒層との間に存在することにより、排気ガス浄化能力が改良されることを見出し、本発明を完成した。   The inventors of the present invention have made intensive studies and as a result, in an exhaust gas purification catalyst having an upstream first catalyst layer, a downstream second catalyst layer, and a third catalyst layer, an upstream portion of the third catalyst layer. The present inventors have found that the presence of an intermediate portion between the first and second catalyst layers between the first catalyst layer and the second catalyst layer improves the exhaust gas purification ability, and completed the present invention.

本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下の触媒などが提供される。   According to a preferred embodiment of the present invention, for example, the following catalyst and the like are provided.

(項1)
担体と、上流側の第1触媒層と、下流側の第2触媒層と、第3触媒層とを有する排気ガスの浄化用触媒であって、
該第3触媒層の上流側部分は、該第1触媒層の上に存在し、
該第3触媒層の下流側部分は、該第2触媒層の上に存在し、
該第3触媒層の該上流側部分と該下流側部分との間の中間部分は、該第1触媒層と該第2触媒層との間に存在する、
排気ガスの浄化用触媒。
(Claim 1)
A catalyst for purifying exhaust gas, comprising a carrier, a first catalyst layer on an upstream side, a second catalyst layer on a downstream side, and a third catalyst layer,
An upstream portion of the third catalyst layer is on the first catalyst layer;
A downstream portion of the third catalyst layer is on the second catalyst layer;
An intermediate portion of the third catalyst layer between the upstream portion and the downstream portion exists between the first catalyst layer and the second catalyst layer;
Exhaust gas purification catalyst.

(項2)
前記中間部分の厚さHは、前記上流側部分の厚さHおよび前記下流側部分の厚さHよりも薄いことを特徴とする、上記項1に記載の触媒。
(Claim 2)
The thickness H 4 of the intermediate portion is characterized thinner than the thickness H 5 having a thickness of H 3 and the downstream portion of the upstream portion catalyst according to 1.

(項3)
前記触媒の全長に対する前記第1触媒層の長さの割合は、10%〜70%である、上記項1または2に記載の触媒。
(Claim 3)
Item 3. The catalyst according to item 1 or 2, wherein the ratio of the length of the first catalyst layer to the total length of the catalyst is 10% to 70%.

(項4)
前記触媒の全長に対する前記第3触媒層の中間部分の長さの割合は、1%〜25%である、上記項1〜3のいずれか1項に記載の触媒。
(Claim 4)
The catalyst according to any one of Items 1 to 3, wherein a ratio of a length of the intermediate portion of the third catalyst layer to a total length of the catalyst is 1% to 25%.

(項5)
前記第1触媒層、前記第2触媒層および前記第3触媒層はいずれも貴金属を含み、該第1触媒層に含まれる貴金属の質量が、該第2触媒層に含まれる貴金属の質量よりも多いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の触媒。
(Claim 5)
The first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer all contain a noble metal, and the mass of the noble metal contained in the first catalyst layer is larger than the mass of the noble metal contained in the second catalyst layer. The catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount is large.

(項6)
前記第3触媒層はロジウムおよびパラジウムを含み、前記第1触媒層および前記第2触媒層はパラジウムを含む、上記項1〜5のいずれか1項に記載の触媒。
(Claim 6)
The catalyst according to any one of Items 1 to 5, wherein the third catalyst layer contains rhodium and palladium, and the first catalyst layer and the second catalyst layer contain palladium.

(項7)
前記第1触媒層、前記第2触媒層および前記第3触媒層がセリウムを含む、上記項1〜6のいずれか1項に記載の触媒。
(Claim 7)
7. The catalyst according to any one of items 1 to 6, wherein the first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer contain cerium.

(項8)
リン化合物を含むエンジンからの排気ガスを浄化するために使用される、上記項1〜7のいずれか1項に記載の触媒。
(Claim 8)
Item 8. The catalyst according to any one of Items 1 to 7, which is used for purifying exhaust gas from an engine containing a phosphorus compound.

(項9)
上記項1〜8のいずれか1項に記載の触媒に排気ガスを接触させる工程を包含する、排気ガスの浄化方法。
(Claim 9)
Item 9. A method for purifying exhaust gas, comprising a step of bringing exhaust gas into contact with the catalyst according to any one of Items 1 to 8 above.

本発明において、上記の一つまたは複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供され得ることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。   In the present invention, it is contemplated that one or more of the features described above may be provided in addition to the explicitly specified combinations. Still further embodiments and advantages of the invention will be apparent to those skilled in the art upon reading and understanding the following detailed description, as appropriate.

本発明の触媒は、改良された排気ガス浄化効果を奏することができる。本発明の触媒は、特に、改良された耐久性能を有する。本発明の触媒は、高温に曝された後においても高い触媒性能を示すことができる。本発明の触媒は、高温、かつ、リン化合物を含む排気ガスに長期間曝された後においても高い触媒性能を示すことができる。   The catalyst of the present invention can exhibit an improved exhaust gas purifying effect. The catalyst according to the invention has, in particular, improved durability performance. The catalyst of the present invention can exhibit high catalytic performance even after being exposed to high temperatures. The catalyst of the present invention can exhibit high catalytic performance even at a high temperature and after prolonged exposure to an exhaust gas containing a phosphorus compound.

図1aは、本発明の排気ガス浄化用触媒の1例の断面模式図である。FIG. 1a is a schematic sectional view of one example of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. 図1bは、本発明の排気ガス浄化用触媒の1例の触媒層の長さおよび厚さを説明する断面模式図である。FIG. 1b is a schematic cross-sectional view illustrating the length and thickness of a catalyst layer of an example of the exhaust gas purifying catalyst of the present invention. 図2は、触媒A〜Eについて、触媒全長に対する第1触媒層の長さの割合[%]を横軸に、T50に達する時間[秒]を縦軸にとったグラフである。FIG. 2 is a graph in which the ratio [%] of the length of the first catalyst layer to the total length of the catalyst is plotted on the horizontal axis, and the time to reach T50 [seconds] is plotted on the vertical axis. 図3は、触媒D、F、G、HおよびIについて、触媒全体の長さにおける中間部分の長さの割合[%]を横軸に、T50に達する時間[秒]を縦軸にとったグラフである。In FIG. 3, for the catalysts D, F, G, H and I, the ratio [%] of the length of the intermediate portion to the length of the entire catalyst is plotted on the horizontal axis, and the time to reach T50 [seconds] is plotted on the vertical axis. It is a graph. 図4は、触媒C、J、K、LおよびMについて、第1触媒層および第2触媒層の合計貴金属量に対する第1触媒層中の貴金属量の比率[%]を横軸に、T50に達する時間[秒]を縦軸にとったグラフである。FIG. 4 shows the ratio [%] of the amount of noble metal in the first catalyst layer to the total amount of noble metal in the first catalyst layer and the second catalyst layer for catalysts C, J, K, L, and M. It is a graph in which the vertical axis indicates the time to reach [sec]. 図5は、触媒CおよびNについて、T50に達する時間[秒]を縦軸にとったグラフである。FIG. 5 is a graph in which the vertical axis represents the time [seconds] to reach T50 for catalysts C and N.

(好ましい実施形態の説明)
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
(Description of a preferred embodiment)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者が、本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。また、本発明の以下の実施形態は単独でも使用されあるいはそれらを組み合わせて使用することができることが理解される。   The embodiments provided below are provided for a better understanding of the present invention, and it is understood that the scope of the present invention should not be limited to the following description. Therefore, it is apparent that those skilled in the art can appropriately make modifications within the scope of the present invention in view of the description in this specification. It is also understood that the following embodiments of the present invention can be used alone or in combination.

なお、日本語には基本的に単数形および複数形が存在しないので、本明細書の全体にわたり、単数および複数を区別しない表現は、特に言及しない限り、その単数および複数の両方の概念を含むことが理解される。そのため、本明細書に基づいて外国語明細書が作成された場合、当該外国語明細書において単数形の表現が使用されたとしても、特に言及しない限り、その原文の日本語において意図されていた単数および複数の両方の概念を含むことが理解されるべきである。従って、当該外国語において単数形の冠詞(例えば、英語の「a」、「an」など)が使用されている用語は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。ただし、本明細書中において用語の定義が記載される場合には、その用語は当該定義に基づいて解釈される。   It should be noted that the singular and plural forms do not basically exist in Japanese, and therefore, throughout this specification, the term singular and plural terms includes both the singular and plural forms unless specifically stated otherwise. It is understood that. Therefore, when a foreign language specification is prepared based on this specification, even if the singular form is used in the foreign language specification, it is intended in the original Japanese language unless otherwise specified. It should be understood to include both singular and plural concepts. Therefore, it is understood that terms in the foreign language in which singular articles (eg, "a", "an", etc. in English) are used also include the concept of the plural unless otherwise specified. Should. It should also be understood that the terms used in this specification are used in a meaning commonly used in the art unless otherwise specified. Thus, unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. However, when a definition of a term is described in this specification, the term is interpreted based on the definition.

(用語の定義)
本明細書における用語について以下に説明する。
(Definition of terms)
The terms used in this specification are described below.

本明細書において「触媒層」とは、担体上に耐火性無機酸化物および触媒成分を含む材料で形成されたもの、または、該触媒層の上にさらに形成された該触媒成分を含む材料で形成されたものをいう。本発明においては、第1触媒層、第2触媒層、および第3触媒層などの「触媒層」がある。   As used herein, the term "catalyst layer" refers to a material formed on a carrier with a refractory inorganic oxide and a catalyst component, or a material containing the catalyst component further formed on the catalyst layer. It refers to what has been formed. In the present invention, there are "catalyst layers" such as a first catalyst layer, a second catalyst layer, and a third catalyst layer.

本明細書において「担体」とは、例えば、触媒成分等を担持する耐火性三次元構造体をいう。具体的には一体成形型の担体であり、モノリスハニカム担体等である。担体の上には触媒層を形成することができる。   In the present specification, the “carrier” refers to, for example, a refractory three-dimensional structure that supports a catalyst component and the like. Specifically, it is a monolithic carrier, such as a monolith honeycomb carrier. A catalyst layer can be formed on the support.

「担体1リットル当たり」とは、「担体の内部に形成されている空隙の容積も含めた担体の嵩容積1リットル当たり」を意味する。担体1リットル当たりの各成分の質量は、g/Lとして表記することができる。なお、排気ガスが流通し難い担体の外側面には触媒層を形成しないように触媒を製造すること、また触媒層が担体の外側面に形成されたとしても触媒層の厚さは担体大きさと比較すると3桁ほど小さいこと、を考慮すると、担体の容積と触媒容積は同程度である。よって、「担体1リットル当たり」と「触媒の体積1リットル」は、同等に扱うことができる。   “Per liter of carrier” means “per liter of bulk volume of the carrier including the volume of voids formed inside the carrier”. The mass of each component per liter of carrier can be expressed as g / L. The catalyst should be manufactured so that the catalyst layer is not formed on the outer surface of the carrier through which the exhaust gas is difficult to flow, and even if the catalyst layer is formed on the outer surface of the carrier, the thickness of the catalyst layer is determined by the size of the carrier. Taking into account that it is about three orders of magnitude smaller, the volume of the support and the volume of the catalyst are comparable. Therefore, "per liter of carrier" and "1 liter of catalyst volume" can be treated equally.

本明細書において「上流」とは、触媒に対して、排気ガスが流入する側に近い部分をいい、「下流」とは、排気ガスが触媒から排出される側に近い部分をいう。   In the present specification, “upstream” refers to a portion near the side where exhaust gas flows into the catalyst, and “downstream” refers to a portion near the side where exhaust gas is discharged from the catalyst.

本明細書においてA層にB層が「積層されている」とは、A層の上にB層が存在していることをいい、このときA層とB層の間に1つまたは複数の層が存在してもよい。「積層されている」状態には、担体の上に層が存在してもよい。   In this specification, the phrase “the B layer is“ laminated ”on the A layer” means that the B layer exists on the A layer, and at this time, one or a plurality of layers are provided between the A layer and the B layer. Layers may be present. In the “laminated” state, a layer may be present on the carrier.

またA層にB層が「直接積層されている」とは、A層の上面とB層の底面とが接触していることをいう。たとえば図1aに示す触媒では、第3触媒層の上流側部分(D)は第1触媒層(B)に直接積層され、第3触媒層の下流側部分(D)は第2触媒層(C)に直接積層されている。「直接積層されている」状態には、担体に層が直接積層されていてもよい。 Further, “the B layer is directly laminated on the A layer” means that the upper surface of the A layer is in contact with the bottom surface of the B layer. For example, in the catalyst shown in FIG. 1a, the upstream part (D 1 ) of the third catalyst layer is directly laminated on the first catalyst layer (B), and the downstream part (D 3 ) of the third catalyst layer is formed on the second catalyst layer. (C) is directly laminated. In the “directly laminated” state, the layers may be directly laminated on the carrier.

本明細書において、各触媒層について、「触媒層の長さ」とは、当該触媒層が担体上に積層している領域のうち排気ガス流れ方向の距離をいう。   In this specification, for each catalyst layer, the “length of the catalyst layer” refers to the distance in the exhaust gas flow direction in the region where the catalyst layer is stacked on the carrier.

本明細書において、各触媒層について、「触媒層の厚さ」とは、当該触媒層が担体上に積層している領域のうち排気ガス流れ方向とは垂直方向の距離をいう。   In this specification, for each catalyst layer, the “thickness of the catalyst layer” refers to a distance in a direction perpendicular to the exhaust gas flow direction in a region where the catalyst layer is stacked on the carrier.

本明細書において「リン化合物」とは、リン元素を含有する化合物をいう。   In the present specification, the “phosphorus compound” refers to a compound containing a phosphorus element.

本明細書において「リン被毒」とは、排気ガス中に含まれるリン化合物が触媒に接触することにより触媒の浄化能力が低下する現象をいう。   In the present specification, "phosphorus poisoning" refers to a phenomenon in which the purification ability of a catalyst is reduced by contact of a phosphorus compound contained in exhaust gas with the catalyst.

本明細書において「触媒の体積1リットル当たり」とは、「触媒の内部に形成されている空隙の容積も含めた触媒の嵩容積1リットル当たり」を意味する。触媒の体積1リットル当たりの各成分の質量は、g/Lとして表記することができる。   In this specification, "per liter of catalyst volume" means "per liter of bulk volume of the catalyst including the volume of voids formed inside the catalyst". The mass of each component per liter of catalyst volume can be expressed as g / L.

本明細書において「A〜B」との表現で範囲が記載されている場合には、その範囲が「A以上かつB以下」を意味する。すなわち、その範囲は上限値および下限値を含む。   In the present specification, when a range is described by the expression “A to B”, the range means “A or more and B or less”. That is, the range includes the upper limit and the lower limit.

(排気ガス浄化用触媒)
本発明の触媒は、排気ガスの浄化用触媒であり、担体と、上流側の第1触媒層と、下流側の第2触媒層と、第3触媒層とを有する。
(Exhaust gas purification catalyst)
The catalyst of the present invention is a catalyst for purifying exhaust gas, and has a carrier, an upstream first catalyst layer, a downstream second catalyst layer, and a third catalyst layer.

上記「第1触媒層」とは、触媒において担体上に直接積層され又は担体上に層が1以上積層された層に積層された層であって、上流側に積層された層をいい、上記「第2触媒層」とは、触媒において担体上に直接積層され又は担体上に層が1以上積層された層に積層された層であって、下流側に積層された層をいう。第1触媒層は中間部分を挟んで第2触媒層の上流側に存在する。   The "first catalyst layer" is a layer that is directly laminated on a carrier in a catalyst or a layer laminated on a layer in which one or more layers are laminated on a carrier, and refers to a layer laminated on an upstream side, The “second catalyst layer” refers to a layer that is laminated directly on a carrier or a layer in which one or more layers are laminated on a carrier in a catalyst, and is a layer that is laminated on a downstream side. The first catalyst layer exists on the upstream side of the second catalyst layer with the intermediate portion interposed therebetween.

上記「第3触媒層」とは、触媒において第1触媒層および第2触媒層より上に積層された層をいう。第3触媒層は、上流側部分と、下流側部分と、上流側部分と下流側部分との間の中間部分とを有し、第3触媒層の上流側部分は、第1触媒層の上に存在し、第3触媒層の下流側部分は、第2触媒層の上に存在し、第3触媒層の上流側部分と下流側部分との間の中間部分は、第1触媒層と第2触媒層との間に存在する。   The “third catalyst layer” refers to a layer of the catalyst that is stacked above the first catalyst layer and the second catalyst layer. The third catalyst layer has an upstream portion, a downstream portion, and an intermediate portion between the upstream portion and the downstream portion, and the upstream portion of the third catalyst layer is located above the first catalyst layer. And a downstream portion of the third catalyst layer is present on the second catalyst layer, and an intermediate portion between the upstream portion and the downstream portion of the third catalyst layer is provided between the first catalyst layer and the third catalyst layer. Exists between the two catalyst layers.

第1触媒層および第2触媒層の間には、担体上に直接第3触媒層の中間部分が存在するだけでなく、該第3触媒層と担体との間に1つまたは複数の層が存在していてもよい。ここで、第3触媒層と第1触媒層との間に1つまたは複数の層が存在していてもよい。第3触媒層と第2触媒層との間に1つまたは複数の層が存在していてもよい。また、第1触媒層と担体の間にも1つまたは複数の層が存在していてもよい。第2触媒層と担体の間にも1つまたは複数の層が存在していてもよい。   Between the first catalyst layer and the second catalyst layer, not only the intermediate part of the third catalyst layer exists directly on the carrier, but also one or more layers between the third catalyst layer and the carrier. May be present. Here, one or more layers may exist between the third catalyst layer and the first catalyst layer. One or more layers may be present between the third catalyst layer and the second catalyst layer. Also, one or more layers may be present between the first catalyst layer and the carrier. One or more layers may also be present between the second catalyst layer and the support.

以下に、本発明の一つの実施形態に係る排気ガス浄化用触媒の構成について図1aを参照しながら説明する。なお、図1aは各触媒層の位置関係を模式的に表した図であるため、実際の距離、形状を表すものではない。   Hereinafter, the configuration of the exhaust gas purifying catalyst according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1A. Note that FIG. 1A is a diagram schematically illustrating a positional relationship between the catalyst layers, and does not represent an actual distance or shape.

本発明の触媒の構成は、これに限定されるわけではないが、たとえば図1aに示すように担体(A)と、上流側の第1触媒層(B)と、下流側の第2触媒層(C)と、第3触媒層(D:第3触媒層(D)は上流側部分(D)と中間部分(D)と下流側部分(D)とからなる)とを有し、第3触媒層の上流側部分(D)は、第1触媒層(B)の上に存在し、第3触媒層の下流側部分(D)は、第2触媒層(C)の上に存在し、第3触媒層の上流側部分(D)と下流側部分(D)との間の中間部分(D)は、第1触媒層(B)と第2触媒層(C)との間に存在するというものである。図1bにおいて、Lが触媒の全長、Lが第1触媒層(第3触媒層の上流側部分)の長さ、Lが中間部分の長さ、Lが第2触媒層(第3触媒層の下流側部分)の長さである。 Although the configuration of the catalyst of the present invention is not limited to this, for example, as shown in FIG. 1A, a carrier (A), an upstream first catalyst layer (B), and a downstream second catalyst layer (C) and a third catalyst layer (D: the third catalyst layer (D) includes an upstream portion (D 1 ), an intermediate portion (D 2 ), and a downstream portion (D 3 )). The upstream portion (D 1 ) of the third catalyst layer is present on the first catalyst layer (B), and the downstream portion (D 3 ) of the third catalyst layer is provided on the second catalyst layer (C). An intermediate portion (D 2 ) between the upstream portion (D 1 ) and the downstream portion (D 3 ) of the third catalyst layer is present on the first catalyst layer (B) and the second catalyst layer ( C). In Figure 1b, L total length of the catalyst, L 1 is a first catalyst layer (third upstream portion of the catalyst layer) of the length, L 2 is the middle part length, L 3 is a second catalyst layer (3 (A downstream portion of the catalyst layer).

(触媒層の長さ)
第1触媒層は、流入側端面から流出側に向かって設けられており、第1触媒層の長さは図1aに示すとおり、中間部分が始まる位置に相当する。すなわち、触媒全長に対する第1触媒層の長さの割合(L/L×100)は、触媒全長に対する中間部分開始位置を示すものでもあり、好ましくは10%以上であり、より好ましくは15%以上であり、最も好ましくは25%以上である。該割合(L/L×100)は、好ましくは70%以下であり、より好ましくは60%以下であり、最も好ましくは48%以下である。第1触媒層の長さが短すぎると、第1触媒層の全体積に対する空間速度が高くなり、排気ガスが第1触媒層と接触する時間が短くなるため排気ガスの浄化が充分進行しないため好ましくない。第1触媒層の長さが長すぎると中間部分の開始位置が下流側寄りになるため所望の割合のリン化合物が中間部分に堆積しにくいためリン被毒による性能低下が起こりやすくなり好ましくない。
(Length of catalyst layer)
The first catalyst layer is provided from the inflow side end face to the outflow side, and the length of the first catalyst layer corresponds to the position where the intermediate portion starts, as shown in FIG. 1a. That is, the ratio of the length of the first catalyst layer to the entire length of the catalyst (L 1 / L × 100) also indicates the start position of the intermediate portion relative to the entire length of the catalyst, and is preferably 10% or more, and more preferably 15% or more. Or more, and most preferably 25% or more. The ratio (L 1 / L × 100) is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, and most preferably 48% or less. If the length of the first catalyst layer is too short, the space velocity with respect to the total volume of the first catalyst layer increases, and the time during which the exhaust gas contacts the first catalyst layer is shortened. Not preferred. If the length of the first catalyst layer is too long, the starting position of the intermediate portion is closer to the downstream side, so that a desired ratio of the phosphorus compound is less likely to be deposited on the intermediate portion, so that the performance is likely to deteriorate due to phosphorus poisoning, which is not preferable.

ここで各触媒層の長さは、当該触媒層における長さが最も短くなる値Lminと最も長くなる値Lmaxの平均値((Lmin+Lmax)÷2)とする。   Here, the length of each catalyst layer is an average of the value Lmin at which the length of the catalyst layer is the shortest and the value Lmax at which the length is the longest ((Lmin + Lmax) ÷ 2).

触媒全長に対する中間部分の長さの割合(L/L×100)は、触媒全長に対して好ましくは1%以上であり、より好ましくは4%以上であり、最も好ましくは7%以上である。触媒全長に対する中間部分の長さの割合(L/L×100)は、触媒全長に対して好ましくは25%以下であり、より好ましくは18%以下であり、最も好ましくは12%以下である。触媒全長に対する中間部分の長さの割合が小さすぎるとリン化合物を充分堆積させることができないため好ましくなく、大きすぎる場合には、第1触媒層が短くなりすぎるため好ましくない。また、第2触媒層の長さが短くなりすぎるため好ましくない。 The ratio of the length of the intermediate portion to the total length of the catalyst (L 2 / L × 100) is preferably at least 1%, more preferably at least 4%, and most preferably at least 7%, based on the total length of the catalyst. . The ratio of the length of the intermediate portion to the total length of the catalyst (L 2 / L × 100) is preferably 25% or less, more preferably 18% or less, and most preferably 12% or less, based on the total catalyst length. . If the ratio of the length of the intermediate portion to the total length of the catalyst is too small, it is not preferable because the phosphorus compound cannot be sufficiently deposited, and if it is too large, the first catalyst layer becomes too short, which is not preferable. Further, the length of the second catalyst layer is too short, which is not preferable.

触媒全長に対する第2触媒層の長さの割合(L/L×100)は、好ましくは35%以上であり、より好ましくは50%以上であり、最も好ましくは55%以上である。触媒全長に対する第2触媒層の長さの割合(L/L×100)は、好ましくは95%以下であり、より好ましくは90%以下であり、最も好ましくは80%以下である。第2触媒層は、流出側端面から流入側に向かって設けられている。第2触媒層の長さが短すぎると、中間部分が流出側に近くなり所望の割合のリン化合物が中間部分に堆積しにくいためリン被毒による性能低下が起こりやすくなり好ましくない。第2触媒層の長さが長すぎると第2触媒層がリン被毒を受けやすくなるため好ましくない。 The ratio of the length of the second catalyst layer to the total catalyst length (L 3 / L × 100) is preferably at least 35%, more preferably at least 50%, and most preferably at least 55%. The ratio of the length of the second catalyst layer to the total catalyst length (L 3 / L × 100) is preferably 95% or less, more preferably 90% or less, and most preferably 80% or less. The second catalyst layer is provided from the outflow side end face toward the inflow side. If the length of the second catalyst layer is too short, the intermediate portion is close to the outflow side, and a desired proportion of the phosphorus compound is difficult to deposit on the intermediate portion, so that the performance is likely to deteriorate due to phosphorus poisoning, which is not preferable. If the length of the second catalyst layer is too long, the second catalyst layer becomes susceptible to phosphorus poisoning, which is not preferable.

1つの好ましい実施形態では、第1触媒層の長さと第2触媒層の長さと中間部分との長さの合計が、担体の長さと等しい。また1つの好ましい実施形態では、第3触媒層の長さが、担体の長さと等しい。より好ましい実施形態では、第1触媒層の長さと、第2触媒層の長さと中間部分との長さの合計が、担体の長さと等しく、かつ第3触媒層の長さが、担体の長さと等しい。また、第1触媒層の長さに対して第2触媒層の長さは0.5倍以上であることが好ましく、1.0倍以上であることがより好ましく、最も好ましくは1.8倍以上である。第1触媒層の長さに対して第2触媒層の長さは5倍以下であることが好ましく、4倍以下であることがより好ましく、最も好ましくは3倍以下である。   In one preferred embodiment, the sum of the length of the first catalyst layer, the length of the second catalyst layer and the length of the middle part is equal to the length of the support. Also, in one preferred embodiment, the length of the third catalyst layer is equal to the length of the support. In a more preferred embodiment, the sum of the length of the first catalyst layer, the length of the second catalyst layer and the length of the intermediate portion is equal to the length of the carrier, and the length of the third catalyst layer is equal to the length of the carrier. Is equal to Further, the length of the second catalyst layer is preferably at least 0.5 times, more preferably at least 1.0 times, most preferably at least 1.8 times the length of the first catalyst layer. That is all. The length of the second catalyst layer is preferably 5 times or less, more preferably 4 times or less, and most preferably 3 times or less with respect to the length of the first catalyst layer.

(触媒層の厚さ)
第1触媒層、第2触媒層、および第3触媒層の厚さは特に限定されない。排気ガスの浄化能力を適切に発揮できるように適宜設計することができる。各触媒層の厚さは、厚すぎると排圧が高くなるため好ましくなく、薄すぎると充分浄化効率を得られないため好ましくない。
(Thickness of catalyst layer)
The thicknesses of the first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer are not particularly limited. It can be appropriately designed so that the exhaust gas purifying ability can be appropriately exhibited. If the thickness of each catalyst layer is too large, it is not preferable because the exhaust pressure increases, and if it is too small, it is not preferable because sufficient purification efficiency cannot be obtained.

第1触媒層Bの厚さと第3触媒層の上流側部分Dの厚さの合計Hは、第3触媒層の中間部分の厚さHよりも高いことが好ましい。HはHに対して40%以上であることが好ましい。HはHに対して95%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましく、70%以下であることが最も好ましい。 Total H 3 of a thickness of the upstream portion D 1 of the thickness of the third catalyst layer of the first catalyst layer B is preferably higher than the thickness H 4 of the intermediate portion of the third catalyst layer. H 4 is preferably at least 40% of H 3 . H 4 is preferably at most 95%, more preferably at most 80%, most preferably at most 70% of H 3 .

第2触媒層Cの厚さと第3触媒層の下流側部分Dの厚さの合計Hは、第3触媒層の中間部分の厚さHよりも高いことが好ましい。HはHに対して40%以上であることが好ましい。HはHに対して95%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましく、70%以下であることが最も好ましい。 Total H 5 of the thickness of the downstream portion D 3 of the thickness and the third catalyst layer of the second catalyst layer C is preferably higher than the thickness H 4 of the intermediate portion of the third catalyst layer. H 4 is preferably at least 40% of H 5 . H 4 is preferably at most 95%, more preferably at most 80%, most preferably at most 70% of H 5 .

第2触媒層Cの厚さと第3触媒層の下流側部分Dの厚さの合計Hは、第1触媒層Bの厚さと第3触媒層の上流側部分Dの厚さの合計Hに対して、40%以上であることが好ましい。第2触媒層の厚さと第3触媒層の下流側部分Dの厚さの合計Hは、第1触媒層の厚さと第3触媒層の上流側部分Dの厚さの合計Hに対して、100%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましく、90%以下であることが最も好ましい。 Total H 5 of the thickness of the downstream portion D 3 of the thickness and the third catalyst layer of the second catalyst layer C, the total thickness and the thickness of the upstream portion D 1 of the third catalyst layer of the first catalyst layer B It is preferably at least 40% with respect to H 3 . The total H 5 of the thickness of the downstream portion D 3 of the thickness and the third catalyst layer of the second catalyst layer, the total thickness of the upstream portion thickness D 1 of the third catalyst layer of the first catalyst layer H 3 Is preferably 100% or less, more preferably 95% or less, and most preferably 90% or less.

各触媒層の厚さは、当該触媒層における厚さが最も薄くなる値Hminと最も厚くなる値Hmaxの平均値((Hmin+Hmax)÷2)とする。各触媒層の厚さは、必ずしもその全体にわたって均一である必要はないが、ほぼ全体にわたって実質的に均一であることが好ましい。   The thickness of each catalyst layer is an average value ((Hmin + Hmax) ÷ 2) of a value Hmin at which the thickness of the catalyst layer becomes the smallest and a value Hmax at which the thickness becomes the largest. The thickness of each catalyst layer need not be uniform over its entirety, but is preferably substantially uniform over substantially the entirety.

(担体)
担体としては、排気ガス浄化用触媒の担体として公知の担体が使用可能である。担体の形状としては、排気ガスと触媒層との効率的な接触を可能にできる三次元形状が好ましい。例えば、ハニカム形状が好ましく使用可能である。また、一体成形型の担体(一体構造体)が好ましく使用され得る。例えば、モノリスハニカム担体、メタルハニカム担体、ディーゼルパティキュレートフィルター等のプラグドハニカム担体、パンチングメタル等が好ましく用いられる。
(Carrier)
As the carrier, a carrier known as a carrier of an exhaust gas purifying catalyst can be used. The shape of the carrier is preferably a three-dimensional shape that enables efficient contact between the exhaust gas and the catalyst layer. For example, a honeycomb shape can be preferably used. Further, an integrally molded carrier (integral structure) can be preferably used. For example, a monolith honeycomb carrier, a metal honeycomb carrier, a plugged honeycomb carrier such as a diesel particulate filter, a punching metal, or the like is preferably used.

モノリスハニカム担体としては、通常、セラミックハニカム担体と称されるものが好適に使用される。特に、コージェライト、ムライト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニア、リン酸チタン、アルミニウムチタネート、ベタライト、スポンジュメン、アルミノシリケート、マグネシムシリケートなどを材料とするハニカム担体が好ましく、なかでも、コージェライト質のものが特に好ましい。その他、ステンレス鋼、Fe−Cr−Al合金などの酸化抵抗性の耐熱性金属を用いて一体構造体としたものが用いられる。これらのモノリス担体は、例えば、押出成型法やシート状素子を巻き固める方法などで製造される。そのガス通過口の形(セル形状)は、公知の任意の形状のいずれも使用可能である。例えば、六角形、四角形、三角形またはコルゲーション形などが使用可能である。セル密度(セル数/単位断面積)は100セル/平方インチ(6.45cm)以上であることが好ましく、200セル/平方インチ(6.45cm)以上であることがより好ましい。また、600セル/平方インチ(6.45cm)以下であることが好ましく、500セル/平方インチ(6.45cm)以下であることがより好ましい。 As the monolith honeycomb carrier, one usually called a ceramic honeycomb carrier is suitably used. In particular, a honeycomb carrier made of cordierite, mullite, α-alumina, zirconia, titania, titanium phosphate, aluminum titanate, betalite, sponge, aluminosilicate, magnesium silicate, or the like is preferable. Particularly preferred. In addition, an integrated structure using an oxidation-resistant heat-resistant metal such as stainless steel or an Fe—Cr—Al alloy is used. These monolithic carriers are manufactured by, for example, an extrusion molding method or a method of winding a sheet-shaped element. As the shape (cell shape) of the gas passage, any known shape can be used. For example, hexagons, squares, triangles, or corrugations can be used. The cell density (number of cells / unit cross-sectional area) is preferably at least 100 cells / square inch (6.45 cm 2 ), and more preferably at least 200 cells / square inch (6.45 cm 2 ). Further, it is preferably at most 600 cells / square inch (6.45 cm 2 ), and more preferably at most 500 cells / square inch (6.45 cm 2 ).

担体の長さは適宜設計することができ、好ましくは、10mm以上であり、より好ましくは15mm以上であり、さらに好ましくは30mm以上である。担体の長さは、好ましくは1000mm以下であり、より好ましくは300mm以下であり、さらに好ましくは200mm以下である。担体の長さは、短すぎる場合には、充分な浄化を行うことが難しくなり、長すぎる場合には、触媒の質量が重くなる。   The length of the carrier can be appropriately designed, and is preferably 10 mm or more, more preferably 15 mm or more, and further preferably 30 mm or more. The length of the carrier is preferably 1000 mm or less, more preferably 300 mm or less, and even more preferably 200 mm or less. When the length of the support is too short, it is difficult to perform sufficient purification, and when the length is too long, the mass of the catalyst becomes heavy.

(触媒層の材料)
第1触媒層、第2触媒層および第3触媒層は、それぞれ、触媒成分を含む。好ましい触媒成分としては、貴金属、酸素貯蔵材、第2族元素の酸化物、第1族元素の酸化物、耐火性無機酸化物(酸素貯蔵材、第2族元素の酸化物、または第1族元素の酸化物を除く)、第2族元素の化合物(酸化物を除く)、第1族元素の化合物(酸化物を除く)、希土類金属化合物(酸素貯蔵材を除く)等が挙げられる。
(Material of catalyst layer)
The first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer each include a catalyst component. Preferred catalyst components include noble metals, oxygen storage materials, oxides of Group 2 elements, oxides of Group 1 elements, and refractory inorganic oxides (oxygen storage materials, oxides of Group 2 elements, or Group 1 element oxides). Element compounds (excluding oxides), Group 2 element compounds (excluding oxides), Group 1 element compounds (excluding oxides), rare earth metal compounds (excluding oxygen storage materials), and the like.

例えば、貴金属の具体例としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、およびルテニウム(Ru)などが挙げられる。Pt、Pd、またはRhを用いることが好ましい。これらの貴金属のうちの1種のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。理論に束縛されるものではないが、パラジウムは排気ガス中の炭化水素(HC)および一酸化炭素(CO)を効率よく浄化することができ、ロジウムは窒素酸化物(NO)を効率よく浄化することができるからである。ロジウムやパラジウム以外にも、これに限定されるわけではないが、他の貴金属元素(例えば、金、銀、白金、ルテニウム、オスミウム、またはイリジウム)などをさらに含んでいてもよい。 For example, specific examples of the noble metal include platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), and the like. It is preferable to use Pt, Pd, or Rh. One of these noble metals may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Without being bound by theory, palladium can efficiently purify hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in exhaust gas, and rhodium can efficiently purify nitrogen oxides (NO x ). Because you can. In addition to rhodium and palladium, other precious metal elements (for example, gold, silver, platinum, ruthenium, osmium, or iridium) may be further included, but not limited thereto.

第1触媒層に含まれる貴金属は、好ましくはロジウムおよび/またはパラジウムであり、より好ましくはパラジウムである。これらの貴金属のうちの1種類を単独で用いてもよく、2種類を併用してもよい。第2触媒層に含まれる貴金属は、好ましくはロジウムおよび/またはパラジウムであり、より好ましくはパラジウムである。これらの貴金属のうちの1種類を単独で用いてもよく、2種類を併用してもよい。第3触媒層に含まれる貴金属は好ましくはロジウムおよび/またはパラジウムおよび/または白金であり、より好ましくはロジウムおよび/またはパラジウムである。これらの貴金属のうちの1種類を単独で用いてもよく、2種類を併用してもよく、3種類を併用してもよい。   The noble metal contained in the first catalyst layer is preferably rhodium and / or palladium, more preferably palladium. One of these noble metals may be used alone, or two may be used in combination. The noble metal contained in the second catalyst layer is preferably rhodium and / or palladium, more preferably palladium. One of these noble metals may be used alone, or two may be used in combination. The noble metal contained in the third catalyst layer is preferably rhodium and / or palladium and / or platinum, more preferably rhodium and / or palladium. One of these noble metals may be used alone, two may be used in combination, or three may be used in combination.

貴金属を使用する場合の、触媒層中の貴金属の使用量(担持量)は、特に制限されず、使用されるエンジンの仕様に応じて適宜選択できる。充分な量の貴金属が存在すれば、排気ガスを高い効率で浄化することができる。   When a noble metal is used, the amount of the noble metal used in the catalyst layer (the amount supported) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the specifications of the engine to be used. If a sufficient amount of noble metal is present, exhaust gas can be purified with high efficiency.

第1触媒層中の貴金属の量は、貴金属がパラジウムであれば、触媒の体積1リットル当たり、0.05g以上であることが好ましく、0.07g以上であることがより好ましく、0.1g以上であることがさらに好ましい。第1触媒層中の貴金属の量は、貴金属がパラジウムであれば、触媒の体積1リットル当たり、15g以下であることが好ましく、10g以下であることがより好ましく、5g以下であることがさらに好ましい。貴金属の量が多過ぎる場合には、触媒のコストが高くなる。第1触媒層中の貴金属の量は、貴金属がロジウムであれば、触媒の体積1リットル当たり、0.01g以上であることが好ましく、0.05g以上であることがより好ましく、0.1g以上であることがさらに好ましい。第1触媒層中の貴金属の量は、貴金属がロジウムであれば、触媒の体積1リットル当たり、10g以下であることが好ましく、8g以下であることがより好ましく、5g以下であることがさらに好ましい貴金属が多すぎると触媒コストが高くなり、貴金属が少なすぎると熱劣化後やリン被毒後に充分な排ガス浄化性能を示すことができなくなり好ましくない。   When the noble metal is palladium, the amount of the noble metal in the first catalyst layer is preferably 0.05 g or more, more preferably 0.07 g or more, and more preferably 0.1 g or more per liter of the catalyst volume. Is more preferable. When the noble metal is palladium, the amount of the noble metal in the first catalyst layer is preferably 15 g or less, more preferably 10 g or less, and still more preferably 5 g or less per liter of the catalyst volume. . If the amount of the noble metal is too large, the cost of the catalyst increases. When the noble metal is rhodium, the amount of the noble metal in the first catalyst layer is preferably 0.01 g or more, more preferably 0.05 g or more, and more preferably 0.1 g or more per liter of the catalyst volume. Is more preferable. When the noble metal is rhodium, the amount of the noble metal in the first catalyst layer is preferably 10 g or less, more preferably 8 g or less, and even more preferably 5 g or less per liter of catalyst volume. If the amount of the noble metal is too large, the cost of the catalyst increases. If the amount of the noble metal is too small, sufficient exhaust gas purification performance cannot be exhibited after thermal deterioration or after poisoning with phosphorus, which is not preferable.

第1触媒層に含まれる貴金属の量と第2触媒層に含まれる貴金属の質量との比は、第1触媒層に含まれる貴金属の質量と第2触媒層に含まれる貴金属の質量の合計を100%として、第1触媒層に含まれる貴金属の質量が20%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、40%以上であることがさらに好ましく、50%以上であることが顕著に好ましく、60%以上であることが特に好ましい。また、第1触媒層に含まれる貴金属元素の質量が100%以下であることが好ましく、86%以下であることがより好ましく、80%以下であることがさらに好ましく、74%以下であることが顕著に好ましく、70%以下であることが特に好ましい。   The ratio between the amount of the noble metal contained in the first catalyst layer and the mass of the noble metal contained in the second catalyst layer is determined by the sum of the mass of the noble metal contained in the first catalyst layer and the mass of the noble metal contained in the second catalyst layer. As 100%, the mass of the noble metal contained in the first catalyst layer is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, further preferably 40% or more, and more preferably 50% or more. Is particularly preferred, and particularly preferably 60% or more. In addition, the mass of the noble metal element contained in the first catalyst layer is preferably 100% or less, more preferably 86% or less, further preferably 80% or less, and more preferably 74% or less. It is remarkably preferable, and particularly preferably 70% or less.

第3触媒層に含まれる貴金属の質量と第1触媒層および第2触媒層に含まれる貴金属の質量の合計との比は、第1触媒層に含まれる貴金属の質量と第2触媒層に含まれる貴金属の質量の合計を100%として、第3触媒層に含まれる貴金属の質量が0%以上であることが好ましく、5%以上であることがより好ましく、8%以上であることがさらに好ましく、10%以上であることが顕著に好ましい。また、第3触媒層に含まれる貴金属の質量が150%以下であることが好ましく、100%以下であることがより好ましく、80%以下であることがさらに好ましく、60%以下であることが顕著に好ましく、40%以下であることが特に好ましい。   The ratio of the mass of the noble metal contained in the third catalyst layer to the total mass of the noble metal contained in the first catalyst layer and the second catalyst layer is determined by the ratio of the mass of the noble metal contained in the first catalyst layer to that contained in the second catalyst layer. Assuming that the total mass of the noble metal is 100%, the mass of the noble metal contained in the third catalyst layer is preferably 0% or more, more preferably 5% or more, even more preferably 8% or more. And 10% or more. Further, the mass of the noble metal contained in the third catalyst layer is preferably 150% or less, more preferably 100% or less, further preferably 80% or less, and particularly preferably 60% or less. , And particularly preferably 40% or less.

また、本発明において、第3触媒層にロジウムおよびパラジウムが含まれる場合、そのロジウム量に対するパラジウム量の相対的な比率(Pd/Rh)は、特に限定されず、好ましくは0.1倍以上であり、より好ましくは0.3倍以上であり、さらに好ましくは0.6倍以上である。第3触媒層にロジウムおよびパラジウムが含まれる場合、そのロジウム量に対するパラジウム量の相対的な比率(Pd/Rh)は、特に限定されず、好ましくは5倍以下であり、より好ましくは2倍以下であり、さらに好ましくは1.35倍以下である。Pd/Rh比が低すぎると暖気性が良くないため好ましくなく、高すぎるとリン被毒による性能低下が顕著になるため好ましくない。   In the present invention, when rhodium and palladium are contained in the third catalyst layer, the relative ratio (Pd / Rh) of the amount of palladium to the amount of rhodium is not particularly limited, and is preferably 0.1 times or more. Yes, more preferably 0.3 times or more, even more preferably 0.6 times or more. When rhodium and palladium are contained in the third catalyst layer, the relative ratio of the amount of palladium to the amount of rhodium (Pd / Rh) is not particularly limited, and is preferably 5 times or less, more preferably 2 times or less. And more preferably 1.35 times or less. If the Pd / Rh ratio is too low, the air-warming property is not good.

上述の調製方法において使用される貴金属元素の化合物としては、特に制限されず、例えば、パラジウム、またはロジウムおよびパラジウムを、そのままの形態で添加して、あるいは他の形態で添加して、その後所望の形態(Pd、またはRhおよびPdの形態)に変換してもよい。本発明の好ましい実施形態では、ロジウムの化合物、またはロジウムの化合物およびパラジウムの化合物を水性媒体に添加することが好ましく、当該実施形態において、ロジウム、またはロジウムおよびパラジウムは、他の形態、特に水溶性貴金属塩の形態で添加されることが好ましい。以下、貴金属元素の化合物を「水溶性貴金属塩」とも称する。ここで、使用可能な水溶性貴金属塩は、特に制限されない。排気ガスの浄化の分野で用いられている貴金属触媒成分のための各種の原料を用いることができる。具体的には、たとえば、ロジウムの場合には、たとえば、ロジウム;臭化ロジウム、塩化ロジウムなどのハロゲン化物;ロジウムの、ジニトロジアンミン塩、ヘキサアンミン塩、ヘキサヒドロキソ酸塩、テトラアンミン塩、テトラニトロ酸塩などの、無機塩類;酢酸塩などのカルボン酸塩;および水酸化物、アルコキサイド、酸化物などが挙げられる。好ましくは、ジニトロジアンミン塩、ヘキサアンミン塩、ヘキサヒドロキソ酸塩、テトラアンミン塩、が挙げられ、ジニトロジアンミン塩(ジニトロジアンミンロジウム)、テトラアンミン塩、がより好ましい。また、パラジウムの場合には、パラジウム;塩化パラジウムなどのハロゲン化物;パラジウムの、硝酸塩、硫酸塩、ジニトロジアンミン塩、ヘキサアンミン塩、テトラアンミン塩、ヘキサシアノ酸塩などの、無機塩類;酢酸塩などのカルボン酸塩;および水酸化物、アルコキサイド、酸化物などが挙げられる。好ましくは、硝酸塩、ヘキサアンミン塩、テトラアンミン塩、が挙げられ、硝酸塩(硝酸パラジウム)、テトラアンミン塩がより好ましい。なお、本発明では、上記ロジウムおよびパラジウムの化合物(ロジウムおよびパラジウム源)は、それぞれ、1種類の化合物を単独で用いても、2種類以上の化合物の混合物を用いてもよい。   The compound of the noble metal element used in the above-mentioned preparation method is not particularly limited, and for example, palladium, or rhodium and palladium may be added as it is, or may be added in another form, and then the desired It may be converted to a form (Pd, or a form of Rh and Pd). In a preferred embodiment of the invention, it is preferred to add the compound of rhodium or the compound of rhodium and palladium to the aqueous medium, in which embodiment the rhodium or rhodium and palladium are in other forms, especially water-soluble. It is preferably added in the form of a noble metal salt. Hereinafter, the compound of the noble metal element is also referred to as “water-soluble noble metal salt”. Here, usable water-soluble noble metal salts are not particularly limited. Various raw materials for the noble metal catalyst component used in the field of exhaust gas purification can be used. Specifically, for example, in the case of rhodium, for example, rhodium; halides such as rhodium bromide and rhodium chloride; dinitrodiammine salts, hexaammine salts, hexahydroxo acid salts, tetraammine salts, and tetranitro acid salts of rhodium. Inorganic salts; carboxylate salts such as acetate salts; and hydroxides, alkoxides, oxides and the like. Preferably, a dinitrodiammine salt, a hexaammine salt, a hexahydroxo acid salt and a tetraammine salt are mentioned, and a dinitrodiammine salt (dinitrodiamminerhodium) and a tetraammine salt are more preferable. In the case of palladium, halides such as palladium; palladium chloride; inorganic salts of palladium such as nitrates, sulfates, dinitrodiammines, hexaammines, tetraammines, and hexacyanoates; carboxyls such as acetates Acid salts; and hydroxides, alkoxides, oxides and the like. Preferably, nitrates, hexaammine salts and tetraammine salts are mentioned, and nitrates (palladium nitrate) and tetraammine salts are more preferred. In the present invention, each of the rhodium and palladium compounds (rhodium and palladium sources) may be a single compound or a mixture of two or more compounds.

触媒成分の触媒層中の存在状態は特に限定されない。例えば担体表面に形成される触媒層中に、触媒成分が単独で分散された形態であってもよいし、後述の耐火性無機酸化物に担持されたものが触媒層中に分散されていてもよい。このうち、触媒活性成分が後述の酸素貯蔵材表面に担持される形態が好ましい。貴金属を酸素貯蔵材に担持させることによって、酸素貯蔵材に貯蔵されそして放出される酸素が、これらの貴金属が触媒する酸化・還元反応に効率よく使用され得る。   The state of the catalyst component in the catalyst layer is not particularly limited. For example, in the catalyst layer formed on the support surface, the catalyst component may be in a form dispersed alone, or may be supported in the refractory inorganic oxide described below is dispersed in the catalyst layer. Good. Among these, a form in which the catalytically active component is carried on the surface of an oxygen storage material described later is preferable. By supporting the noble metal on the oxygen storage material, the oxygen stored and released in the oxygen storage material can be efficiently used for the oxidation and reduction reactions catalyzed by these noble metals.

酸素貯蔵材の好ましい例としては、酸化セリウム、セリウムと他の元素とで構成される酸化物、例えばセリウム−ジルコニウム複合酸化物、セリウム−ジルコニウム−ランタン複合酸化物、セリウム−ジルコニウム−ランタン−ネオジム複合酸化物、セリウム−ジルコニウム−ランタン−イットリウム複合酸化物等がある。また、前記酸素貯蔵材の結晶構造は、立方晶、正方晶、単斜晶、斜方晶等があり、好ましくは立方晶、正方晶、単斜晶であり、より好ましくは立方晶、正方晶である。   Preferred examples of the oxygen storage material include cerium oxide, oxides composed of cerium and other elements, such as cerium-zirconium composite oxide, cerium-zirconium-lanthanum composite oxide, and cerium-zirconium-lanthanum-neodymium composite. Oxide, cerium-zirconium-lanthanum-yttrium composite oxide, and the like. Further, the crystal structure of the oxygen storage material, cubic, tetragonal, monoclinic, orthorhombic, etc., preferably cubic, tetragonal, monoclinic, more preferably cubic, tetragonal It is.

酸素貯蔵材として用いるセリウム−ジルコニウム複合酸化物などのセリウム原料は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、硝酸第一セリウムなどの硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、などが挙げられる。これらのうち、硝酸塩が好ましく使用される。なお、本発明では、上記セリウム源は、単独の物質であってもあるいは2種類以上の混合物であってもよい。ここで、セリウム源の添加量は、酸化セリウム(CeO)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり1g以上が好ましく、3g以上がより好ましく、さらに好ましくは5g以上である。セリウム源の添加量は、酸化セリウム(CeO)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり200g以下が好ましく、100g以下がより好ましく、さらに好ましくは50g以下である。 A cerium raw material such as a cerium-zirconium composite oxide used as an oxygen storage material is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specific examples include nitrates such as cerous nitrate, carbonates and sulfates. Of these, nitrates are preferably used. In the present invention, the cerium source may be a single substance or a mixture of two or more kinds. Here, the addition amount of the cerium source is preferably 1 g or more, more preferably 3 g or more, and still more preferably 5 g or more per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of cerium oxide (CeO 2 ). . The amount of the cerium source added is preferably 200 g or less, more preferably 100 g or less, and still more preferably 50 g or less per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of cerium oxide (CeO 2 ).

また、ジルコニウム原料は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、塩基性硫酸ジルコニウムなどが挙げられる。これらのうち、オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウムが好ましく使用される。なお、本発明では、上記ジルコニウム源は、単独の物質であってもあるいは2種類以上の混合物であってもよい。ここで、ジルコニウム源の添加量は、酸化ジルコニウム(ZrO)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり5g以上が好ましく、10g以上がより好ましく、さらに好ましくは20g以上である。ジルコニウム源の添加量は、酸化ジルコニウム(ZrO)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり200g以下が好ましく、150g以下がより好ましく、さらに好ましくは100g以下である。 The zirconium raw material is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specific examples include zirconium oxynitrate, zirconium oxychloride, zirconium nitrate, and basic zirconium sulfate. Of these, zirconium oxynitrate and zirconium nitrate are preferably used. In the present invention, the zirconium source may be a single substance or a mixture of two or more kinds. Here, the addition amount of the zirconium source is preferably 5 g or more, more preferably 10 g or more, and still more preferably 20 g or more per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of zirconium oxide (ZrO 2 ). . The amount of the zirconium source to be added is preferably 200 g or less, more preferably 150 g or less, more preferably 100 g or less per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of zirconium oxide (ZrO 2 ).

また、ランタン原料は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、水酸化ランタン、硝酸ランタン、酢酸ランタン、酸化ランタンなどが挙げられる。これらのうち、硝酸ランタン、または、水酸化ランタンが好ましい。上記ランタン源は、単独の物質であってもあるいは2種類以上の混合物であってもよい。ここで、ランタン源の添加量は、酸化ランタン(La)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり0gであってもよいが、0.1g以上が好ましく、0.5g以上がより好ましく、さらに好ましくは1g以上である。ランタン源の添加量は、酸化ランタン(La)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり50g以下が好ましく、35g以下がより好ましく、さらに好ましくは20g以下である。 The lanthanum raw material is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specific examples include lanthanum hydroxide, lanthanum nitrate, lanthanum acetate, lanthanum oxide, and the like. Of these, lanthanum nitrate or lanthanum hydroxide is preferred. The lanthanum source may be a single substance or a mixture of two or more. Here, the addition amount of the lanthanum source may be 0 g per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of lanthanum oxide (La 2 O 3 ), but is preferably 0.1 g or more. It is more preferably 0.5 g or more, and further preferably 1 g or more. The amount of the lanthanum source to be added is preferably 50 g or less, more preferably 35 g or less, and still more preferably 20 g or less per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of lanthanum oxide (La 2 O 3 ).

また、イットリア原料は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、水酸化イットリウム、硝酸イットリウム、しゅう酸イットリウム、硫酸イットリウムなどが挙げられる。これらのうち、水酸化イットリウム、硝酸イットリウムが好ましく使用される。なお、本発明では、上記イットリウム源は、単独の物質であってもあるいは2種類以上の混合物であってもよい。ここで、イットリウム源の添加量は、酸化イットリウム(Y)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり、0gであってもよいが、0.1g以上が好ましく、0.5g以上がより好ましく、さらに好ましくは1g以上である。また、イットリウム源の添加量は、酸化イットリウム(Y)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり50g以下が好ましく、35g以下がより好ましく、さらに好ましくは20g以下である。 The yttria raw material is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specific examples include yttrium hydroxide, yttrium nitrate, yttrium oxalate, yttrium sulfate and the like. Among these, yttrium hydroxide and yttrium nitrate are preferably used. In the present invention, the yttrium source may be a single substance or a mixture of two or more kinds. Here, the addition amount of the yttrium source may be 0 g per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of yttrium oxide (Y 2 O 3 ), but is preferably 0.1 g or more. 0.5 g or more is more preferable, and 1 g or more is more preferable. The amount of the yttrium source to be added is preferably 50 g or less, more preferably 35 g or less, more preferably 20 g or less per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of yttrium oxide (Y 2 O 3 ). is there.

また、ネオジム原料は、特に制限されることなく、排気ガスの浄化の分野で用いられている原料を用いることができる。具体的には、水酸化ネオジム、硝酸ネオジム、しゅう酸ネオジム、硫酸ネオジムなどが挙げられる。これらのうち、水酸化ネオジム、硝酸ネオジムが好ましく使用される。なお、本発明では、上記ネオジム源は、単独の物質であってもあるいは2種類以上の混合物であってもよい。ここで、ネオジム源の添加量は、酸化ネオジム(Nd)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり、0gであってもよいが、0.1g以上が好ましく、0.5g以上がより好ましく、さらに好ましくは1g以上である。ネオジム源の添加量は、酸化ネオジム(Nd)換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり50g以下が好ましく、35g以下がより好ましく、さらに好ましくは20g以下である。 The neodymium raw material is not particularly limited, and a raw material used in the field of exhaust gas purification can be used. Specific examples include neodymium hydroxide, neodymium nitrate, neodymium oxalate, neodymium sulfate, and the like. Of these, neodymium hydroxide and neodymium nitrate are preferably used. In the present invention, the neodymium source may be a single substance or a mixture of two or more. Here, the addition amount of the neodymium source may be 0 g per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of neodymium oxide (Nd 2 O 5 ), but is preferably 0.1 g or more, 0.5 g or more is more preferable, and 1 g or more is more preferable. The addition amount of the neodymium source is preferably 50 g or less, more preferably 35 g or less, and still more preferably 20 g or less per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of neodymium oxide (Nd 2 O 5 ).

酸素貯蔵材の形状は、特に限定されない。酸素貯蔵材の好ましい形状としては、例えば、粒状、微粒子状、粉末状、円筒状、円錐状、角柱状、立方体状、角錐状、不定形などが挙げられる。より好ましくは、酸素貯蔵材の形状は、粒状、微粒子状、粉末状である。該形状が粒状、微粒子状、粉末状である際の酸素貯蔵材の平均粒径は、特に限定されないが、例えば、1.0μm以上であることが好ましく、5.0μm以上であることがより好ましい。また、100μm以下であることが好ましく、20.0μm以下であることがより好ましい。なお、酸素貯蔵材の「平均粒径」は、分級などの公知の方法によって測定することができる。   The shape of the oxygen storage material is not particularly limited. Preferred shapes of the oxygen storage material include, for example, granules, fine particles, powders, cylinders, cones, prisms, cubes, pyramids, and irregular shapes. More preferably, the shape of the oxygen storage material is granular, fine particle, or powder. The average particle size of the oxygen storage material when the shape is granular, fine particle, or powdery is not particularly limited, but is, for example, preferably 1.0 μm or more, and more preferably 5.0 μm or more. . Further, it is preferably 100 μm or less, more preferably 20.0 μm or less. The “average particle size” of the oxygen storage material can be measured by a known method such as classification.

酸素貯蔵材は、適切なBET比表面積を有することが好ましい。適切なBET比表面積を有することにより、排ガス中の酸素を貯蔵しそして放出する能力が高くなる。酸素貯蔵材のBET比表面積は、好ましくは10m/g以上であり、より好ましくは50m/g以上である。また、好ましくは300m/g以下であり、より好ましくは200m/g以下である。 The oxygen storage material preferably has an appropriate BET specific surface area. Having an appropriate BET specific surface area increases the ability to store and release oxygen in the exhaust gas. The BET specific surface area of the oxygen storage material is preferably at least 10 m 2 / g, more preferably at least 50 m 2 / g. Further, it is preferably at most 300 m 2 / g, more preferably at most 200 m 2 / g.

酸素貯蔵材の製造方法は特に限定されない。公知の各種製造方法で製造された製品を使用することが可能である。   The method for producing the oxygen storage material is not particularly limited. It is possible to use products manufactured by various known manufacturing methods.

第1触媒層、第2触媒層および第3触媒層は、それぞれ、必要に応じて、第一族元素や第二族元素、希土類金属元素、その他の遷移金属元素を含んでもよい。第一族元素や第二族元素としては、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等があり、これらは、1種類の物質を単独で用いてもよく、あるいは2種類以上の混合物の形態で用いることができる。本発明に使用される第一族元素や第二族元素は、酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩などの形態で用いることができ、酸化物、硫酸塩または、炭酸塩であることが好ましいバリウム硫酸塩としては、BaSOを用いることができる。バリウム硫酸塩の量は、BaSO換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり、0gであっても良いが、0.1g以上が好ましく、0.3g以上がより好ましく、さらに好ましくは0.5g以上である。バリウム硫酸塩の量は、BaSO換算で担体(例えば、耐火性三次元構造体)1リットルあたり50g以下が好ましく、30g以下がより好ましく、さらに好ましくは20g以下である。 Each of the first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer may include a Group 1 element, a Group 2 element, a rare earth metal element, and other transition metal elements as necessary. Examples of the Group 1 element and the Group 2 element include potassium, magnesium, calcium, strontium, barium and the like. These may be used alone or in the form of a mixture of two or more. be able to. The Group 1 element or Group 2 element used in the present invention can be used in the form of an oxide, a sulfate, a carbonate, a nitrate, or the like, and is preferably an oxide, a sulfate, or a carbonate. BaSO 4 can be used as the barium sulfate. The amount of barium sulfate may be 0 g per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of BaSO 4 , but is preferably 0.1 g or more, more preferably 0.3 g or more, and Preferably, it is 0.5 g or more. The amount of barium sulfate is preferably 50 g or less, more preferably 30 g or less, further preferably 20 g or less per liter of a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure) in terms of BaSO 4 .

(耐火性無機酸化物)
本発明の排ガス浄化用触媒に使用される触媒層は、耐火性無機酸化物を含有することが好ましい。耐火性無機酸化物は、上述の貴金属、希土類金属、その他の金属元素などの触媒活性成分を担持する触媒担持材料として使用され得る。耐火性無機酸化物としては、排気ガス浄化用の触媒成分を担持する材料として公知の任意の無機酸化物が使用可能である。具体的には、α−アルミナ、もしくはγ、δ、η、θなどの活性アルミナのような酸化アルミニウム(Al);酸化ケイ素(SiO);酸化チタン(チタニア)(TiO);酸化ジルコニウム(ZrO);酸化リン(P);リン酸ゼオライト;またはこれらの複合酸化物、例えば、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、チタニア−ジルコニアなどが挙げられ、これらのうち、酸化アルミニウム、酸化ケイ素(シリカ)、酸化リン、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムが好ましく、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウムがより好ましく、活性アルミナの粉体がさらに好ましい。ここで、これらの耐火性無機酸化物は、1種類の物質を単独で使用してもよく、あるいは2種類以上の物質の混合物を使用してもよい。また、これらは、上記したような酸化物の形態で使用されてもよいが、加熱により酸化物を形成し得る前駆体材料を使用してもよい。加熱により酸化物を形成し得る前駆体材料の例としては、上記アルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、リンの、水酸化物、硝酸塩、塩化物などのハロゲン化物、酢酸塩、硫酸塩、炭酸塩などが挙げられる。
(Refractory inorganic oxide)
The catalyst layer used in the exhaust gas purifying catalyst of the present invention preferably contains a refractory inorganic oxide. The refractory inorganic oxide can be used as a catalyst-carrying material for carrying a catalytically active component such as the above-mentioned noble metals, rare earth metals, and other metal elements. As the refractory inorganic oxide, any inorganic oxide known as a material supporting a catalyst component for purifying exhaust gas can be used. Specifically, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) such as α-alumina or activated alumina such as γ, δ, η, and θ; silicon oxide (SiO 2 ); titanium oxide (titania) (TiO 2 ); Zirconium oxide (ZrO 2 ); phosphorus oxide (P 2 O 5 ); zeolite phosphate; or a composite oxide thereof, for example, alumina-titania, alumina-zirconia, titania-zirconia, and the like. Aluminum, silicon oxide (silica), phosphorus oxide, titanium oxide and zirconium oxide are preferred, silicon oxide (silica) and aluminum oxide are more preferred, and activated alumina powder is even more preferred. Here, as these refractory inorganic oxides, one kind of substance may be used alone, or a mixture of two or more kinds of substances may be used. These may be used in the form of an oxide as described above, or a precursor material capable of forming an oxide by heating may be used. Examples of precursor materials that can form oxides upon heating include the above aluminum, silicon, titanium, zirconium, phosphorus, hydroxides, nitrates, halides such as chlorides, acetates, sulfates, carbonates and the like. Is mentioned.

本発明の触媒中に含まれる耐火性無機酸化物の量は、触媒の体積1リットルあたり、10g以上であることが好ましく、50g以上であることがより好ましい。また、300g以下であることが好ましく、150g以下であることがより好ましい。充分な量が使用されれば、貴金属などの触媒成分を十分に分散することが可能となり、また、耐久性を十分に確保できる。一方、量が多すぎないことにより、貴金属などの触媒成分と排ガスとが適度に接触することが可能になり、その結果、温度上昇がなされやすく、酸化・還元反応が好適に行われ得る。   The amount of the refractory inorganic oxide contained in the catalyst of the present invention is preferably at least 10 g, more preferably at least 50 g, per liter of the catalyst volume. Further, the weight is preferably 300 g or less, and more preferably 150 g or less. If a sufficient amount is used, it becomes possible to sufficiently disperse a catalyst component such as a noble metal, and it is possible to sufficiently ensure durability. On the other hand, when the amount is not too large, the catalyst component such as a noble metal and the exhaust gas can be brought into appropriate contact with each other, and as a result, the temperature is easily increased and the oxidation / reduction reaction can be suitably performed.

耐火性無機酸化物のBET比表面積は、貴金属などの触媒活性成分を担持させる観点から、50m/g以上であることが好ましく、150m/g以上であることがより好ましい。また、2000m/g以下であることが好ましく、750m/g以下であることがより好ましい。また、該耐火性無機酸化物粉末の平均粒子径は、0.5μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましい。また、150μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。 The BET specific surface area of the refractory inorganic oxide is preferably 50 m 2 / g or more, and more preferably 150 m 2 / g or more, from the viewpoint of supporting a catalytically active component such as a noble metal. Further, it is preferably 2000 m 2 / g or less, and more preferably less 750m 2 / g. The average particle diameter of the refractory inorganic oxide powder is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more. Further, the thickness is preferably 150 μm or less, and more preferably 100 μm or less.

耐火性無機酸化物は1000℃以上1100℃以下の排気ガスに曝される前のBET比表面積Sに対する該廃棄ガスに曝された後のBET比表面積Sの割合(S/S×100)が5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。90%以下であることが好ましく、70%以下であることがより好ましく、60%以下であることがさらに好ましい。 The proportion of the refractory inorganic oxide is 1000 ° C. or higher 1100 ° C. after exposure to the waste gas for the previous BET specific surface area S 1 which is exposed to the following exhaust gas BET specific surface area S 2 (S 2 / S 1 × 100) is preferably at least 5%, more preferably at least 10%, even more preferably at least 30%. It is preferably at most 90%, more preferably at most 70%, even more preferably at most 60%.

(触媒の製造方法)
本発明の触媒は、公知の触媒製造方法を応用することにより製造することができる。
(Production method of catalyst)
The catalyst of the present invention can be produced by applying a known catalyst production method.

本発明の触媒を作製する方法は、貴金属元素(例えば、Pd、またはRhおよびPd)の化合物(原料)を含有するスラリーまたは水溶液を用いることが好ましい。具体的には例えば、まず、耐火性無機酸化物や酸素貯蔵材、第2族元素の化合物(原料)などを所望の量を混合し、適切な時間(好ましくは、15分間以上、また好ましくは、24時間以下)攪拌した後、貴金属元素(例えば、Pd)の化合物(原料)を当該スラリーに混合し、さらに適切な時間(好ましくは、15分間以上、また好ましくは、24時間以下)攪拌する。次に得られたスラリーを湿式粉砕装置に投入し、適切な時間(好ましくは、15分間以上、また好ましくは、5時間以下)粉砕することで、第1触媒層、第2触媒層、第3触媒層などとして積層させる触媒成分の原料を含んだスラリーを得る。スラリーに対してスラリー中の固体物の量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上となるような量である。スラリーに対してスラリー中の固体物の量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下となるような量である。湿式粉砕の方法は、通常公知の方法によって行われ、特に制限されない。例えば、ボールミルなどを用いて湿式粉砕を行う方法が可能である。   In the method for producing the catalyst of the present invention, it is preferable to use a slurry or an aqueous solution containing a compound (raw material) of a noble metal element (for example, Pd or Rh and Pd). Specifically, for example, first, a desired amount of a refractory inorganic oxide, an oxygen storage material, a compound (raw material) of a Group 2 element, and the like are mixed, and the mixture is mixed for an appropriate time (preferably, 15 minutes or more, and more preferably, After stirring for 24 hours or less), a compound (raw material) of a noble metal element (for example, Pd) is mixed with the slurry, and further stirred for an appropriate time (preferably 15 minutes or more, and more preferably 24 hours or less). . Next, the obtained slurry is put into a wet pulverizer, and pulverized for an appropriate time (preferably 15 minutes or more, and preferably 5 hours or less), so that the first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third A slurry containing a raw material of a catalyst component to be laminated as a catalyst layer or the like is obtained. The amount of the solid substance in the slurry is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more with respect to the slurry. The amount of the solid matter in the slurry is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less with respect to the slurry. The wet pulverization method is generally performed by a known method, and is not particularly limited. For example, a method of performing wet pulverization using a ball mill or the like is possible.

なお、貴金属元素(例えば、PdまたはRh)の化合物(原料)の水溶液とは、貴金属元素としてパラジウムのみが使用される場合はPdの化合物(原料)を含有する水溶液のことを意味する。また、貴金属元素としてロジウムおよびパラジウムを併用する場合は、Rhの化合物(原料)とPdの化合物(原料)を含有する水溶液のことを意味し、このとき当該水溶液は、Rhの化合物(原料)の水溶液とPdの化合物(原料)の水溶液との混合溶液であってもよいし、Rhの化合物(原料)とPdの化合物(原料)を同じ溶液に溶解させたものであってもよい。   In addition, the aqueous solution of the compound (raw material) of the noble metal element (for example, Pd or Rh) means an aqueous solution containing the compound (raw material) of Pd when only palladium is used as the noble metal element. When rhodium and palladium are used in combination as a noble metal element, it means an aqueous solution containing a Rh compound (raw material) and a Pd compound (raw material). At this time, the aqueous solution is an aqueous solution of the Rh compound (raw material). It may be a mixed solution of an aqueous solution and an aqueous solution of a Pd compound (raw material), or may be a solution in which a Rh compound (raw material) and a Pd compound (raw material) are dissolved in the same solution.

上述の水溶性貴金属塩を均一に溶解する溶媒としては、水、アルコールおよびこれらの混合物が使用できる。アルコールとしては、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノールが使用され得る。溶媒中の水溶性金属塩の濃度(含有量)は、特に制限されず、貴金属元素を担持させる量によって適宜選択できる。   As a solvent for uniformly dissolving the above-mentioned water-soluble noble metal salt, water, alcohol and a mixture thereof can be used. As the alcohol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol can be used. The concentration (content) of the water-soluble metal salt in the solvent is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the amount of the noble metal element supported.

より具体的には、例えば、第1触媒層、第2触媒層、第3触媒層として触媒成分を積層させるスラリーをそれぞれ作製し、担体(例えば、耐火性三次元構造体)の上に本発明の層構造となるよう所望の位置に、所望の長さ、厚み、および量となるように各スラリーを塗布する。たとえば、第1触媒用スラリーを上流側端面から下流側に向かって塗布し、乾燥した後、焼成を行う。続いて、第2触媒用スラリーを下流側端面から上流側に向かって塗布し、乾燥した後、焼成する。次に、第3触媒用スラリーを上流側端面から下流側端面に向かって塗布し、乾燥した後、焼成することで、本発明の触媒を得る。ここで、第1触媒層用スラリーと第2触媒用スラリーを塗布する順序は特に限定されない。また、第1触媒層用スラリーおよび第2触媒層用スラリーを塗布し、乾燥した後の各焼成は必ずしも必要なく、第1触媒層用スラリーおよび第2触媒層用スラリーを塗布した後に第3触媒層用スラリーを塗布した後焼成を行ってもよい。第3触媒層用スラリーを塗布した後は乾燥および焼成を分けてもよく、炉内温度を上昇させながら1工程として実施してもかまわない。   More specifically, for example, a slurry for laminating a catalyst component as a first catalyst layer, a second catalyst layer, and a third catalyst layer, respectively, is prepared, and the present invention is placed on a carrier (for example, a refractory three-dimensional structure). Each slurry is applied to a desired position so as to have a layer structure of a desired length, thickness and amount. For example, the first catalyst slurry is applied from the upstream end face toward the downstream side, dried, and then fired. Subsequently, the slurry for the second catalyst is applied from the downstream end face toward the upstream side, dried, and fired. Next, the slurry of the third catalyst is applied from the upstream end face to the downstream end face, dried, and calcined to obtain the catalyst of the present invention. Here, the order of applying the first catalyst layer slurry and the second catalyst slurry is not particularly limited. Further, the respective calcinations after applying and drying the slurry for the first catalyst layer and the slurry for the second catalyst layer are not necessarily required, and the third catalyst is applied after the slurry for the first catalyst layer and the slurry for the second catalyst layer are applied. After applying the layer slurry, baking may be performed. After the slurry for the third catalyst layer is applied, drying and baking may be performed separately, or may be performed as one step while increasing the furnace temperature.

上述の触媒を調製する際に各スラリーの塗布状態、長さ、厚みを確認する方法としては、例えば、予めいくつかの塗布条件にて塗布した触媒を破壊し、上述の長さ、厚み、量をノギス、電子天秤、3次元(3D)マイクロスコープなどの顕微鏡を用いて確認する方法が使用可能である。また、X線CT装置を用いて触媒を破壊せずに長さ、厚みを測定することもできる。所望の長さ、厚み、量で塗布されることが確認された条件にて塗布を行うことにより、好適な触媒を容易に製造することができる。   As a method of confirming the application state, length, and thickness of each slurry when preparing the above-mentioned catalyst, for example, the catalyst previously applied under some application conditions is destroyed, and the above-described length, thickness, and amount are used. Can be confirmed using a microscope such as a caliper, an electronic balance, and a three-dimensional (3D) microscope. Further, the length and the thickness can be measured without destroying the catalyst using an X-ray CT apparatus. A suitable catalyst can be easily produced by performing the coating under the conditions confirmed to be applied in a desired length, thickness and amount.

このようにして得られた各スラリーを所望の長さ、厚み、量となるよう三次元構造体に浸漬した後、適切な温度(好ましくは、50℃以上、また好ましくは、300℃以下)で適切な時間(好ましくは、5分間以上、好ましくは30分間以上、また、好ましくは、10時間以下、より好ましくは8時間以下)乾燥し、必要により適切な温度(好ましくは、300℃以上、より好ましくは、400℃以上、また、好ましくは、1200℃以下、より好ましくは700℃以下)で適切な時間(好ましくは、10分間以上、より好ましくは30分間以上、また、好ましくは、10時間以下、より好ましくは5時間以下)焼成させる。このようにして、担体上または触媒層上に触媒層を形成する。   After each of the slurries thus obtained is immersed in a three-dimensional structure so as to have a desired length, thickness and amount, the slurry is applied at an appropriate temperature (preferably 50 ° C. or higher, and preferably 300 ° C. or lower). After drying for an appropriate time (preferably 5 minutes or more, preferably 30 minutes or more, and preferably 10 hours or less, more preferably 8 hours or less), if necessary, an appropriate temperature (preferably 300 ° C. or more, Preferably, it is 400 ° C. or more, and preferably 1200 ° C. or less, more preferably 700 ° C. or less, for an appropriate time (preferably 10 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, and preferably 10 hours or less. (More preferably 5 hours or less). Thus, a catalyst layer is formed on the carrier or the catalyst layer.

本発明の触媒は、長期間使用されるエンジンの触媒として有用である。例えば、100時間以上、あるいは1000時間以上使用されるエンジンにおいて、本発明の触媒は、その100時間以上、あるいは1000時間以上などの長い期間にわたって排気ガスを浄化することが可能である。   The catalyst of the present invention is useful as a catalyst for an engine used for a long time. For example, in an engine used for 100 hours or more, or 1000 hours or more, the catalyst of the present invention can purify exhaust gas over a long period of time such as 100 hours or more, or 1000 hours or more.

上記内燃機関としては、特に限定されるものではない。例えば、ガソリンエンジン、ハイブリッドエンジン、天然ガス、エタノール、ジメチルエーテル等を燃料として用いるエンジン等を用いることができる。中でもガソリンエンジンであることが好ましい。   The internal combustion engine is not particularly limited. For example, a gasoline engine, a hybrid engine, an engine using natural gas, ethanol, dimethyl ether, or the like as a fuel can be used. Among them, a gasoline engine is preferable.

上記排気ガス浄化用触媒を上記排気ガスに曝す時間は特に限定されるものではなく、上記排気ガス浄化用触媒の少なくとも一部分が上記排気ガスと接触することができる時間が確保されればよい。   The time for exposing the exhaust gas purifying catalyst to the exhaust gas is not particularly limited, and it is sufficient that at least a portion of the exhaust gas purifying catalyst is in contact with the exhaust gas.

上記排気ガスの温度は、特に限定されるものではないが、例えば、0℃以上であることが好ましく、また800℃以下であることが好ましい。つまり通常運転時の排気ガスの温度範囲内であることが好ましい。ここで、温度が0℃〜800℃である上記内燃機関の排気ガスにおける空燃比(A/F;空気/燃料)は、10以上であることが好ましく、11以上であることがより好ましい。また、この空燃比は、30未満であることが好ましく、19以下であることがより好ましい。   The temperature of the exhaust gas is not particularly limited, but is preferably, for example, 0 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or lower. That is, the temperature is preferably within the temperature range of the exhaust gas during normal operation. Here, the air-fuel ratio (A / F; air / fuel) in the exhaust gas of the internal combustion engine having a temperature of 0 ° C. to 800 ° C. is preferably 10 or more, and more preferably 11 or more. The air-fuel ratio is preferably less than 30, more preferably 19 or less.

上記したような本発明の触媒または上記したような方法によって製造される触媒は、温度が800℃を超える排気ガスに曝されてもよい。例えば、温度が800℃〜1200℃である排気ガスに曝されていてもよい。ここで、温度が800℃〜1200℃である排気ガスの空燃比は、10〜18.6であることが好ましい。また、上記排気ガス浄化用触媒を温度が800℃〜1200℃の排気ガスに曝す時間も、特に限定されるものではなく、例えば、5〜500時間曝されていてもよい。このような高温の排気ガスに曝された後にも本発明の触媒は、高い性能を有する。このように高温の排気ガスに曝された後の触媒の排気ガス浄化性能を調べるために、熱処理として、800℃〜1200℃の排気ガスに、5〜500時間曝す処理を触媒に施した後に、排気ガス浄化性能を調べることが有効である。   The catalyst of the present invention as described above or the catalyst produced by the method as described above may be exposed to exhaust gas having a temperature higher than 800 ° C. For example, it may be exposed to an exhaust gas having a temperature of 800C to 1200C. Here, it is preferable that the air-fuel ratio of the exhaust gas having a temperature of 800 to 1200 ° C. is 10 to 18.6. The time for exposing the exhaust gas purifying catalyst to the exhaust gas having a temperature of 800 ° C to 1200 ° C is not particularly limited, and may be, for example, 5 to 500 hours. Even after exposure to such high-temperature exhaust gas, the catalyst of the present invention has high performance. In order to examine the exhaust gas purification performance of the catalyst after being exposed to such high-temperature exhaust gas, the catalyst was subjected to a treatment of exposing to 800 to 1200 ° C. exhaust gas for 5 to 500 hours as a heat treatment. It is effective to examine the exhaust gas purification performance.

本発明が特に有利な効果を発揮する排気ガスは、リン化合物を含む排気ガスであり、本発明の触媒は排気ガス中のリン化合物に長期間曝された場合にも排気ガスを浄化することができる。リン化合物を含む排気ガスに曝された時の触媒にリン化合物が酸化リン(P)換算で担体(例えば、三次元構造体)1リットルあたり、例えば、1g以上蓄積した状態においても、該リン化合物のうちのかなりの量が第3触媒層の上流側部分および前記中間部分(空間部分)に堆積されるので、第3触媒層下流側部分に堆積するリン化合物の量は少なくなり、触媒成分の活性への影響が低くなり触媒全体として考えると高い浄化能を有する。リン化合物が酸化リン(P)換算で担体(例えば、三次元構造体)1リットルあたり、例えば、50g以下、効果的には30g以下、さらに効果的には15g以下、最も効果的には10g以下蓄積した状態において、該リン化合物のうちのかなりの量が第3触媒層上流側部分および前記中間部分(空間部分)に堆積されるので、第3触媒層下流側部分の触媒成分の活性への影響が低くなり触媒全体として考えると高い浄化能を有する。 Exhaust gas for which the present invention exhibits a particularly advantageous effect is an exhaust gas containing a phosphorus compound, and the catalyst of the present invention can purify the exhaust gas even when exposed to the phosphorus compound in the exhaust gas for a long time. it can. Even when the catalyst is exposed to the exhaust gas containing the phosphorus compound, the phosphorus compound accumulates per liter of a carrier (for example, a three-dimensional structure), for example, 1 g or more in terms of phosphorus oxide (P 2 O 5 ) in terms of phosphorus oxide (P 2 O 5 ). Since a considerable amount of the phosphorus compound is deposited on the upstream portion and the intermediate portion (space portion) of the third catalyst layer, the amount of the phosphorus compound deposited on the downstream portion of the third catalyst layer is reduced, The effect on the activity of the catalyst component is reduced and the catalyst has a high purification ability when considered as a whole. The phosphorus compound is, for example, 50 g or less, preferably 30 g or less, more effectively 15 g or less, and most effectively, per liter of a carrier (for example, a three-dimensional structure) in terms of phosphorus oxide (P 2 O 5 ). In a state where 10 g or less is accumulated, a considerable amount of the phosphorus compound is deposited in the upstream portion of the third catalyst layer and the intermediate portion (space portion), so that the catalyst component in the downstream portion of the third catalyst layer is The effect on the activity is reduced and the catalyst has a high purification ability when considered as a whole.

(リン化合物)
リン被毒の原因となるリン化合物としては、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などが公知である。本発明の触媒は、リン化合物を含む潤滑剤が使用されるガソリンエンジンからの排気ガスの浄化に特に有用である。
(Phosphorus compound)
As a phosphorus compound causing phosphorus poisoning, for example, zinc dialkyldithiophosphate and the like are known. The catalyst of the present invention is particularly useful for purifying exhaust gas from a gasoline engine using a lubricant containing a phosphorus compound.

また、触媒層が耐火性三次元構造体上にコートして用いられる場合、一般的に前記リン化合物は、触媒層表面上に高い濃度で堆積し、触媒層内部の深さ方向におけるリン化合物の濃度分布は偏っており、三次元構造体に近づくほど濃度は低く、気層と接するコート層の最表面に近づくほど濃度は高い。一方、排気ガスの流れ方向に対するリン化合物の濃度分布も偏っており、一般的には、流入側端面に近いほどリン化合物の濃度は高く、流出側端面に近づくほど濃度は低くなるが、流入側端面と流出側端面の間に特異的に濃度が高くなることはない。しかし、本発明の触媒は、排気ガス流れ方向の所望の位置に所望の長さ、厚みの中間部分が設けられているために、中間部分を有する位置に堆積するリン化合物の量は中間部分を設けない場合と比較して多く堆積される。   Further, when the catalyst layer is used by coating it on the refractory three-dimensional structure, generally, the phosphorus compound is deposited at a high concentration on the surface of the catalyst layer, and the phosphorus compound is deposited in the depth direction inside the catalyst layer. The concentration distribution is skewed. The concentration is lower as approaching the three-dimensional structure, and higher as approaching the outermost surface of the coat layer in contact with the gas layer. On the other hand, the concentration distribution of the phosphorus compound in the flow direction of the exhaust gas is also skewed. Generally, the concentration of the phosphorus compound is higher nearer to the inflow-side end face, and lower when closer to the outflow-side end face. There is no specific increase in concentration between the end face and the outflow end face. However, in the catalyst of the present invention, since the intermediate portion having the desired length and thickness is provided at a desired position in the exhaust gas flow direction, the amount of the phosphorus compound deposited at the position having the intermediate portion is less than the intermediate portion. It is deposited more than in the case where it is not provided.

触媒層上に堆積したリン化合物の排気ガス流れ方向の分布は、XRF(蛍光X線分析)等の方法を用いて分析することができる。また、触媒層内部の深さ方向のリン化合物濃度分布は、EPMA(エレクトロン・プローブ・マイクロアナライザー)の分析でP(リン)Kα線に帰属するスペクトルにおいて分析したマッピング像を解析することで得られる。同様の分析はSEM−EDX等を用いてもできる。   The distribution of the phosphorus compound deposited on the catalyst layer in the exhaust gas flow direction can be analyzed using a method such as XRF (X-ray fluorescence analysis). Further, the concentration distribution of the phosphorus compound in the depth direction inside the catalyst layer can be obtained by analyzing a mapping image analyzed in a spectrum belonging to a P (phosphorus) Kα ray by an EPMA (electron probe microanalyzer) analysis. . The same analysis can be performed using SEM-EDX or the like.

以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したものではない。したがって、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。   The present invention has been described above by showing preferred embodiments for easy understanding. Hereinafter, the present invention will be described based on examples. However, the above description and the following examples are provided for illustrative purposes only, and are not provided for the purpose of limiting the present invention. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the embodiments or examples specifically described herein, but only by the claims.

以下の実施例に従って本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定解釈されるものではなく、各実施例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施例も、本発明の範囲に含まれるものとする。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not construed as being limited to these examples, and examples obtained by appropriately combining technical means disclosed in each example are not limited thereto. It is intended to be included in the scope of the invention.

(実施例1)触媒の製造方法
硝酸パラジウム水溶液、CeO−ZrO複合酸化物、酸化アルミニウム(Al)、硫酸バリウムおよび酢酸ランタンを、質量比がパラジウム(Pd):CeO−ZrO複合酸化物:Al:硫酸バリウム(BaSO):酸化ランタン(La)の換算で3.54:38:38:10:0.4となるように、それぞれ評量し、水に混合し、ボールミルにて湿式粉砕することでスラリーa0を作製した。
(Example 1) A manufacturing method of palladium nitrate aqueous solution of a catalyst, CeO 2 -ZrO 2 composite oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3), barium sulfate and lanthanum acetate, the mass ratio of palladium (Pd): CeO 2 -ZrO 2 Composite oxide: Al 2 O 3 : barium sulfate (BaSO 4 ): lanthanum oxide (La 2 O 3 ), each being weighed so as to be 3.54: 38: 38: 10: 0.4 in terms of conversion. And water, and wet-pulverized with a ball mill to prepare a slurry a0.

次に、耐火性三次元構造体として、直径118.4mm、長さ91mm、円筒形の1.0L、1平方インチ(6.45cm)あたり600セル、セル壁厚み3.5mil(0.0889mm)のコージェライト担体に、表1に示した第1触媒層の長さ、かつ、焼成後のPd担持量が表2に示した量となるように、スラリーa0を上流側端面からウォッシュコートし、150℃で15分乾燥後、550℃で30分焼成し、耐火性三次元構造体に第1触媒層を設けた中間製品A1を得た。 Next, as a refractory three-dimensional structure, a cell having a diameter of 118.4 mm, a length of 91 mm, a cylindrical shape of 1.0 L, 600 cells per square inch (6.45 cm 2 ), and a cell wall thickness of 3.5 mil (0.0889 mm) were used. The slurry a0 was wash-coated from the upstream end face onto the cordierite carrier of (2) such that the length of the first catalyst layer shown in Table 1 and the amount of Pd carried after firing became the amount shown in Table 2. After drying at 150 ° C. for 15 minutes, it was baked at 550 ° C. for 30 minutes to obtain an intermediate product A1 having a first catalyst layer provided on a refractory three-dimensional structure.

次に、中間製品A1に下流側端面から表1に示した第2触媒層の長さ、および焼成後の担持量が表2に示した量となるようスラリーa0をウォッシュコートし、同様に乾燥後、焼成を行い、第1触媒層と第2触媒層を設けた中間製品A2を得た。中間製品A2について、中間部分の長さLをノギスにて計測すると表1のとおりであった。 Next, the intermediate product A1 was wash-coated with the slurry a0 from the downstream end face so that the length of the second catalyst layer shown in Table 1 and the supported amount after firing became the amount shown in Table 2, and dried in the same manner. Thereafter, calcination was performed to obtain an intermediate product A2 provided with the first catalyst layer and the second catalyst layer. The intermediate product A2, when the measurement of the intermediate portion of the length L 2 by calipers were shown in Table 1.

次に、硝酸ロジウム水溶液、硝酸パラジウム水溶液、CeO−ZrO複合酸化物、酸化アルミニウムおよび酸化ランタンを、質量比がRh:Pd:CeO−ZrO複合酸化物:Al:Laの換算で0.225:0.14:47:60:0.8となるように、それぞれ秤量し、水に混合後、ボールミルにて湿式粉砕することでスラリーa3を得た。 Next, a rhodium nitrate aqueous solution, a palladium nitrate aqueous solution, a CeO 2 —ZrO 2 composite oxide, aluminum oxide and lanthanum oxide were mixed at a mass ratio of Rh: Pd: CeO 2 —ZrO 2 composite oxide: Al 2 O 3 : La 2 Each was weighed so as to be 0.225: 0.14: 47: 60: 0.8 in terms of O 3 , mixed with water, and wet-ground with a ball mill to obtain a slurry a3.

作製したスラリーa3を中間製品A2に、Rh、Pd、CeO−ZrO複合酸化物、Al、BaSO、Laの換算で焼成後の担持量が担体1リットルあたり108gとなるように触媒上流側から下流側にかけてウォッシュコートし、同様に150℃で15分乾燥後、550℃で30分焼成を行い第1触媒層、第2触媒層、および第3触媒層を設けた触媒Aを得た。 The prepared slurry a3 was converted into an intermediate product A2, and the supported amount after calcination in terms of Rh, Pd, CeO 2 -ZrO 2 composite oxide, Al 2 O 3 , BaSO 4 , and La 2 O 3 was 108 g per liter of the carrier. Wash coat was performed from the upstream side to the downstream side of the catalyst so as to form a first catalyst layer, a second catalyst layer, and a third catalyst layer by similarly drying at 150 ° C. for 15 minutes and then baking at 550 ° C. for 30 minutes. Catalyst A was obtained.

(実施例2)
表1に記載の長さ、表2に記載の貴金属量となるようコートした以外は、触媒Aと同様にして作製した触媒Bを得た。
(Example 2)
A catalyst B was produced in the same manner as the catalyst A, except that the coating was performed so as to have the length shown in Table 1 and the amount of the noble metal shown in Table 2.

(実施例3)
表1に記載の長さ、表2に記載の貴金属量となるようコートした以外は、触媒Aと同様にして作製した触媒Cを得た。
(Example 3)
A catalyst C was produced in the same manner as the catalyst A, except that the coating was performed so as to have the length shown in Table 1 and the amount of the noble metal shown in Table 2.

(実施例4)
表1に記載の長さ、表2に記載の貴金属量となるようコートした以外は、触媒Aと同様にして作製した触媒Dを得た。
(Example 4)
A catalyst D was produced in the same manner as the catalyst A, except that the coating was performed so as to have the length shown in Table 1 and the amount of the noble metal shown in Table 2.

(実施例5)
表1に記載の長さ、表2に記載の貴金属量となるようコートした以外は、触媒Aと同様にして作製した触媒Eを得た。
(Example 5)
A catalyst E was produced in the same manner as the catalyst A, except that the coating was performed so as to have the length shown in Table 1 and the amount of the noble metal shown in Table 2.

(比較例1)
表1に記載の長さとなるよう同様の担体にスラリーa0をコートし、中間製品F1を得た。次に、中間製品F1に下流側端面から中間部分を形成させないようスラリーa0を連続してウォッシュコートし、同様に乾燥後、焼成を行い、第1触媒層と第2触媒層を設けた中間製品F2を得た。中間製品F2について、中間部分がないことを確認した。
(Comparative Example 1)
The same carrier was coated with the slurry a0 to have the length shown in Table 1 to obtain an intermediate product F1. Next, the slurry a0 is continuously wash-coated so as not to form an intermediate portion on the intermediate product F1 from the downstream end face, dried and fired in the same manner, and provided with the first catalyst layer and the second catalyst layer. F2 was obtained. It was confirmed that there was no intermediate part for the intermediate product F2.

次に、中間製品F2に焼成後の担持量が担体1リットルあたり108gとなるようにスラリーa3を触媒上流側から下流側にかけてウォッシュコートし、同様に乾燥後、焼成を行い中間部分のない触媒Fを得た。   Next, the intermediate product F2 was wash-coated with the slurry a3 from the upstream side to the downstream side of the catalyst so that the carried amount after calcination was 108 g per liter of the carrier. I got

(実施例6)
表1に記載の長さ、表2に記載の貴金属量となるようコートした以外は、触媒Aと同様にして作製した触媒Gを得た。
(Example 6)
A catalyst G was produced in the same manner as the catalyst A, except that the coating was performed so as to have the length shown in Table 1 and the amount of the noble metal shown in Table 2.

(実施例7)
表1に記載の長さ、表2に記載の貴金属量となるようコートした以外は、触媒Aと同様にして作製した触媒Hを得た。
(Example 7)
A catalyst H was produced in the same manner as the catalyst A, except that the coating was performed so as to have the length shown in Table 1 and the amount of the noble metal shown in Table 2.

(実施例8)
表1に記載の長さ、表2に記載の貴金属量となるようコートした以外は、触媒Aと同様にして作製した触媒Iを得た。
(Example 8)
A catalyst I was produced in the same manner as the catalyst A, except that the coating was performed so as to have the length shown in Table 1 and the amount of the noble metal shown in Table 2.

(実施例9)
硝酸パラジウム水溶液、CeO−ZrO複合酸化物、酸化アルミニウム(Al)、硫酸バリウムおよび酢酸ランタンを、質量比がPd:CeO−ZrO複合酸化物:Al:BaSO:Laの換算で1.18:14.07:14.07:3.7:0.15となるように、それぞれ評量し、湿式粉砕することで貴金属以外の成分比がスラリーa0と同じスラリーj1を作製した。
(Example 9)
An aqueous solution of palladium nitrate, CeO 2 -ZrO 2 composite oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), barium sulfate and lanthanum acetate were mixed at a mass ratio of Pd: CeO 2 -ZrO 2 composite oxide: Al 2 O 3 : BaSO 4 : It is weighed so that it becomes 1.18: 14.07: 14.07: 3.7: 0.15 in terms of La 2 O 3 , and the components other than the noble metal are mixed by wet pulverization to obtain a slurry a0. The same slurry j1 was prepared.

次に、硝酸パラジウム水溶液、CeO−ZrO複合酸化物、酸化アルミニウム(Al)、硫酸バリウムおよび酢酸ランタンを、質量比がPd:CeO−ZrO複合酸化物:Al:BaSO:Laの換算で2.36:23.93:23.93:6.3:0.25となるように、それぞれ評量し、湿式粉砕することで貴金属以外の成分比がスラリーa0と同じスラリーj2を作製した。触媒Aを作製したときと同様にスラリーk1をウォッシュコートした中間製品J1を得た後、スラリーj2をウォッシュコートすることで中間製品J2を得た。得られた中間製品J2に同様にスラリーa3を焼成後の担持量が担体1リットルあたり108gとなるように触媒上流側から下流側にかけてウォッシュコートし、同様に乾燥後、焼成を行い第1触媒層、第2触媒層、および第3触媒層を設けた触媒Jを得た。 Next, a palladium nitrate aqueous solution, CeO 2 —ZrO 2 composite oxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), barium sulfate, and lanthanum acetate were mixed at a mass ratio of Pd: CeO 2 —ZrO 2 composite oxide: Al 2 O 3 : BaSO 4 : La 2 O 3 : 2.36: 23.93: 23.93: 6.3: 0.25 in terms of conversion, and the ratio of components other than noble metal by wet pulverization. Produced the same slurry j2 as the slurry a0. An intermediate product J1 was obtained by wash-coating the slurry k1 in the same manner as when preparing the catalyst A, and then an intermediate product J2 was obtained by wash-coating the slurry j2. Similarly, the obtained intermediate product J2 is wash-coated with the slurry a3 from the upstream side to the downstream side of the catalyst so that the carried amount after calcination becomes 108 g per 1 liter of the carrier. , A catalyst J provided with a second catalyst layer and a third catalyst layer.

(実施例10)
表2に示した貴金属量となるようコートした以外は、触媒Jと同様にして作製した触媒Kを得た。
(Example 10)
A catalyst K was produced in the same manner as the catalyst J, except that the coating was performed so that the amount of the noble metal was as shown in Table 2.

(実施例11)
表2に示した貴金属量となるようコートした以外は、触媒Jと同様にして作製した触媒Lを得た。
(Example 11)
A catalyst L was produced in the same manner as the catalyst J, except that the amount of the noble metal shown in Table 2 was applied.

(実施例12)
表2に示した貴金属量となるようコートした以外は、触媒Jと同様にして作製した触媒Mを得た。
(Example 12)
A catalyst M was produced in the same manner as the catalyst J, except that the coating was performed so that the amount of the noble metal was as shown in Table 2.

(比較例2)
スラリーa0を触媒Aと同様の担体に焼成後の担持量が担体1リットルあたり89.9gとなるように、上流側端面から下流側端面に至るまでウォッシュコートし、150℃で15分乾燥後、550℃で30分焼成して、中間製品N1を得た。
(Comparative Example 2)
The slurry a0 was wash-coated from the upstream end face to the downstream end face so that the supported amount after firing on the same carrier as the catalyst A was 89.9 g per liter of the carrier, and dried at 150 ° C. for 15 minutes. It was baked at 550 ° C. for 30 minutes to obtain an intermediate product N1.

次に、触媒Aを作製したときと同様に中間製品N1にスラリーa3をウォッシュコートした後、乾燥、焼成を行い、第2触媒層および中間部分のない触媒Nを得た。   Next, the slurry a3 was wash-coated on the intermediate product N1 in the same manner as when the catalyst A was prepared, and then dried and fired to obtain a catalyst N without a second catalyst layer and an intermediate portion.

第1触媒層、中間部分の開始位置の触媒全長に対する割合、第3触媒層の中間部分の長さ、触媒全長に対する中間部分の長さの割合、第2触媒層の長さを表1に示した。   Table 1 shows the ratio of the start position of the first catalyst layer and the intermediate portion to the entire length of the catalyst, the length of the intermediate portion of the third catalyst layer, the ratio of the length of the intermediate portion to the entire length of the catalyst, and the length of the second catalyst layer. Was.

なお、触媒Fおよび触媒Nについては、中間部分を設けなかった。   Note that the catalyst F and the catalyst N were not provided with an intermediate portion.

第1触媒層、第2触媒層、および第3触媒層に含まれるPdおよびRhの担持量[g/L]、第1触媒層および第2触媒層の合計貴金属量に対する第1触媒層中に含まれる貴金属の含有率[%]を表2に示した。   The amount of Pd and Rh carried in the first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer [g / L], and the amount of the noble metal in the first catalyst layer and the second catalyst layer in the first catalyst layer Table 2 shows the noble metal content [%].

3Dマイクロスコープにて各触媒のH、H、およびHを計測した。また、Hに対するHの比率[%]、Hに対するHの比率[%]、およびHに対するHの比率[%]を計算した。その結果は、表3のとおりであった。 H 3 , H 4 , and H 5 of each catalyst were measured with a 3D microscope. In addition, the ratio of H 4 to H 3 [%], the ratio of H 4 to H 5 [%], and the ratio of H 5 to H 3 [%] were calculated. The results were as shown in Table 3.

<熱耐久試験>
上記製造例で得られた各触媒を3.0Lエンジン下流側に設置し、触媒床部の温度を940℃とした。エンジンはガソリンエンジンであった。触媒入口部のA/Fがストイキ、リッチ、燃料供給を停止するサイクルを繰り返して合計66時間運転し、熱耐久試験を行った。
<Heat endurance test>
Each of the catalysts obtained in the above production examples was placed downstream of the 3.0 L engine, and the temperature of the catalyst bed was set to 940 ° C. The engine was a gasoline engine. A cycle in which the A / F at the catalyst inlet was stoichiometric, rich, and the fuel supply was stopped was repeatedly operated for a total of 66 hours to perform a heat durability test.

次に、熱処理を行った各触媒を3.0Lエンジンの排気口の下流側に設置し、エンジンオイル中リン(P)濃度が3000ppmのオイルを用いて、触媒床部の温度を740℃とし44時間運転することでリン被毒処理を行った。このように耐久した各触媒のリン含有量をXRFにて分析することで、担体(例えば、三次元構造体)1リットルあたり酸化リン(P)として7.5gのリン化合物が触媒に含有することを確認した。 Next, each of the heat-treated catalysts was installed downstream of the exhaust port of the 3.0 L engine, and the temperature of the catalyst bed was adjusted to 740 ° C. using oil having a phosphorus (P) concentration of 3000 ppm in engine oil. By operating for an hour, phosphorus poisoning treatment was performed. By analyzing the phosphorus content of each of the endured catalysts by XRF, 7.5 g of a phosphorus compound as phosphorus oxide (P 2 O 5 ) per liter of a carrier (for example, a three-dimensional structure) is used as a catalyst. It was confirmed that it was contained.

<排気ガス浄化触媒のリン化合物付着量>
第1触媒層の長さが40mmの触媒D、F、G、およびHについてリン付着量の分布を調べた。前記リン被毒を施した触媒BおよびEについて、排気ガス流入側端面を0mmとして流出側方向へ40mm、45mm、50mm、55mm、60mmの位置で各触媒を切断し(以下の表4においては、40mm以上45mm未満の部位を40−45mmと表記し、その他の部位についても同様に表記する)、40mmより下流側の各部位に堆積したリン化合物量(P換算)をXRF分析によって調べた。40mmから91mmまでの各部位に含まれるリン化合物量を40mmより下流側の各部位に含まれるリン化合物量の合計量で割ったリン化合物の堆積分布[%]を表4に示す。
<Amount of phosphorus compound attached to exhaust gas purification catalyst>
For the catalysts D, F, G and H having a length of the first catalyst layer of 40 mm, the distribution of the attached amount of phosphorus was examined. With respect to the catalysts B and E which have been subjected to the phosphorus poisoning, the respective catalysts are cut at positions of 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, and 60 mm in the outflow direction with the end face of the exhaust gas inflow side being 0 mm (in Table 4 below, denoted sites less 45mm or 40mm and 40-45Mm, denoted similarly for the other sites), phosphorus compound content deposited on each part of the downstream side from 40mm to (P 2 O 5 equivalent) examined by XRF analysis Was. Table 4 shows the deposition distribution [%] of the phosphorus compound obtained by dividing the amount of the phosphorus compound contained in each part from 40 mm to 91 mm by the total amount of the phosphorus compound contained in each part downstream from 40 mm.

表4から、中間部分のない触媒Fは上流側から下流側に向かってリン化合物の堆積率が低下していくのに対して、中間部分を有する触媒G、D、Hは中間部分または中間部分の下流側に特異的に高くリン化合物が堆積していることがわかる。たとえば、触媒Gは中間部分のある40−45mmでは堆積したリンが38に対して他の部位(45−50mm)では21であり、中間部分では多くのリン化合物が検出されている。また、触媒Dは中間部分の下流側にあたる45−50mmでは37に対して他の部位(50−55mm)では16である。触媒Hは中間部分の下流側にあたる50−55mmでは35に対して、下流側である55−60mmでは5であり、上流側である40−45mmでは25であり、中間部分には他の部位に比べ過剰に多くのリンが堆積している。一方、中間部分のない触媒Fでは、触媒において排気ガスと最初に接触する触媒上流側でリンの堆積が多く、触媒下流側ではリンの堆積量が少ないことが分かる。これらの結果から、中間部分または中間部分の下流側に多量のリン化合物が検出され、中間部分よりも下流側の部位にはリン化合物の堆積が抑制されている。触媒成分が多く含まれる第1触媒層及び第2触媒層並びにそれらに積層された第3触媒層部分でのリン被毒を抑えることができる。   From Table 4, it can be seen that the catalyst F having no intermediate portion has a decreasing phosphorus compound deposition rate from the upstream side to the downstream side, whereas the catalysts G, D and H having the intermediate portion have the intermediate portion or the intermediate portion. It can be seen that the phosphorus compound is deposited specifically at a high level on the downstream side of. For example, in the case of the catalyst G, the deposited phosphorus is 38 at 40-45 mm where there is an intermediate portion, and 21 at other portions (45-50 mm), and many phosphorus compounds are detected in the intermediate portion. The catalyst D has a diameter of 37 at 45-50 mm downstream of the intermediate portion and a diameter of 16 at another portion (50-55 mm). The catalyst H is 35 at 50-55 mm on the downstream side of the intermediate portion, 5 at 55-60 mm on the downstream side, and 25 at 40-45 mm on the upstream side, and the intermediate portion has another portion. Excessively more phosphorus is deposited. On the other hand, in the case of the catalyst F having no intermediate portion, the amount of phosphorus accumulated on the upstream side of the catalyst, which first contacts the exhaust gas, is large, and the amount of accumulated phosphorus is small on the downstream side of the catalyst. From these results, a large amount of the phosphorus compound was detected at the intermediate portion or at the downstream side of the intermediate portion, and the deposition of the phosphorus compound at the site downstream of the intermediate portion was suppressed. Phosphorus poisoning in the first catalyst layer and the second catalyst layer containing a large amount of catalyst components and the third catalyst layer portion laminated thereon can be suppressed.

<排気ガス浄化触媒の性能評価>
上記耐熱処理後の各触媒を2.0Lエンジン下流側に設置し、温度を100℃で安定化させた後、触媒入口の排ガス温度を100℃から500℃まで昇温させた。エンジンはガソリンエンジンであった。触媒出口から排出されるガスをサンプリングし、CO、THC、NOxの各浄化率を算出した。昇温開始後、各浄化率が50%に達する温度をT50として、T50に達する時間を調べた。
<Performance evaluation of exhaust gas purification catalyst>
Each of the catalysts after the heat treatment was placed downstream of the 2.0 L engine, and the temperature was stabilized at 100 ° C., and then the exhaust gas temperature at the catalyst inlet was raised from 100 ° C. to 500 ° C. The engine was a gasoline engine. The gas discharged from the catalyst outlet was sampled, and the respective purification rates of CO, THC and NOx were calculated. After starting the temperature increase, the temperature at which each purification rate reached 50% was defined as T50, and the time required to reach T50 was examined.

(中間部分の開始位置の効果)
また、触媒A〜Eについて、触媒の全長に対する中間部分が開始する位置の割合を下記式にて算出した。
(Effect of the starting position of the middle part)
Further, for the catalysts A to E, the ratio of the position where the intermediate portion starts to the total length of the catalyst was calculated by the following equation.

÷L×100
算出した割合[%]を触媒全長に対する中間部分開始位置の割合を横軸に、T50に達する時間[秒]を縦軸にとったグラフを図2として示す。図2から、実施例の触媒は比較例の触媒よりもT50に達する時間が短く、迅速に排ガス浄化が起こっていることが分かった。
L 1 ÷ L × 100
FIG. 2 is a graph in which the calculated ratio [%] is plotted on the horizontal axis, where the ratio of the intermediate portion start position to the entire catalyst length is plotted, and the time to reach T50 [seconds] is plotted on the vertical axis. From FIG. 2, it was found that the catalyst of the example had a shorter time to reach T50 than the catalyst of the comparative example, and that the exhaust gas purification occurred quickly.

(中間部分の長さの効果)
同様の方法により中間部分の長さの効果について評価した。中間部分の開始位置が同じで中間部分の長さが異なる触媒D、F、G、HおよびIの各触媒について、T50に達する時間を測定した。触媒全長に対する中間部分の長さの割合[%]を横軸に、T50に達する時間[秒]を縦軸にとったグラフを図3として示す。
(Effect of the length of the middle part)
The effect of the length of the middle part was evaluated in a similar manner. For each of the catalysts D, F, G, H and I having the same starting position in the intermediate portion and different lengths of the intermediate portion, the time to reach T50 was measured. FIG. 3 is a graph in which the ratio [%] of the length of the intermediate portion to the total length of the catalyst is plotted on the horizontal axis, and the time [sec] until T50 is plotted on the vertical axis.

図3に示すように、実施例の触媒は、比較例の触媒よりもT50に達する時間が短く、迅速に排ガス浄化が起こっていることが分かった。   As shown in FIG. 3, it was found that the catalyst of the example had a shorter time to reach T50 than the catalyst of the comparative example, and the exhaust gas purification occurred quickly.

(貴金属配分の効果)
同様の方法により貴金属配分の効果について評価した。中間部分の開始位置および中間部分の長さが同じで貴金属配分の異なる触媒C、J、K、LおよびMの各触媒について、T50に達する時間を測定した。第1触媒層および第2触媒層の合計貴金属量に対する第1触媒層中に含まれる貴金属量の割合[%]を横軸に、T50に達する時間[秒]を縦軸にとったグラフを図4として示す。
(Effect of precious metal distribution)
The effect of precious metal distribution was evaluated in the same way. The time to reach T50 was measured for each of the catalysts C, J, K, L and M having the same starting position and the same length of the middle portion and different noble metal distributions. FIG. 4 is a graph in which the ratio of the amount of the noble metal contained in the first catalyst layer [%] to the total amount of the noble metal in the first catalyst layer and the second catalyst layer [%] is plotted on the horizontal axis, and the time to reach T50 [sec] is plotted on the vertical axis. Shown as 4.

第1触媒層(排ガス上流側)に含まれるパラジウムの濃度が実施例の触媒は、比較例の触媒よりもT50に達する時間が短く、迅速に排ガス浄化が起こっていることが分かった。   It was found that the concentration of palladium contained in the first catalyst layer (upstream of the exhaust gas) of the catalyst of the example was shorter in the time required to reach T50 than that of the catalyst of the comparative example, and that the exhaust gas purification occurred quickly.

第1触媒層に第2触媒層に含まれるパラジウムを含み、中間部分のない触媒Nおよび触媒Cについて、T50に達する時間を同様の方法により評価した。T50に達する時間を触媒Cとともに、図5に示す。   For the catalysts N and C containing palladium contained in the second catalyst layer in the first catalyst layer and having no intermediate portion, the time to reach T50 was evaluated by the same method. The time to reach T50 is shown in FIG.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および他の文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As described above, the present invention has been exemplified by the preferred embodiments of the present invention, but it is understood that the scope of the present invention should be interpreted only by the appended claims. Patents, patent applications, and other references cited herein are to be incorporated by reference in their entirety, as though the contents themselves were specifically described herein. It is understood that.

本発明に係る排気ガス浄化用触媒は、長期使用後においても内燃機関からの排出ガスを効率良く浄化することができる。従って、内燃機関を用いる産業全般、例えば自動車、鉄道、船舶、航空、各種産業機械等に幅広く応用することが可能である。本発明の触媒は、ガソリンエンジンからの排気ガスの浄化に有用であり、潤滑剤としてリン化合物を用いるガソリンエンジンからの排気ガスの浄化に特に有用である。   The exhaust gas purifying catalyst according to the present invention can efficiently purify exhaust gas from an internal combustion engine even after long-term use. Therefore, it can be widely applied to all industries using an internal combustion engine, for example, automobiles, railways, ships, aviation, various industrial machines, and the like. The catalyst of the present invention is useful for purifying exhaust gas from a gasoline engine, and is particularly useful for purifying exhaust gas from a gasoline engine using a phosphorus compound as a lubricant.

Claims (9)

担体と、上流側の第1触媒層と、下流側の第2触媒層と、第3触媒層とを有する排気ガスの浄化用触媒であって、
該第3触媒層の上流側部分は、該第1触媒層の上に存在し、
該第3触媒層の下流側部分は、該第2触媒層の上に存在し、
該第3触媒層の該上流側部分と該下流側部分との間の中間部分は、該第1触媒層と該第2触媒層との間に存在する、
排気ガスの浄化用触媒。
A catalyst for purifying exhaust gas, comprising a carrier, a first catalyst layer on an upstream side, a second catalyst layer on a downstream side, and a third catalyst layer,
An upstream portion of the third catalyst layer is on the first catalyst layer;
A downstream portion of the third catalyst layer is on the second catalyst layer;
An intermediate portion of the third catalyst layer between the upstream portion and the downstream portion exists between the first catalyst layer and the second catalyst layer;
Exhaust gas purification catalyst.
前記中間部分の厚さHは、前記上流側部分の厚さHおよび前記下流側部分の厚さHよりも薄いことを特徴とする、請求項1に記載の触媒。 The thickness H 4 of the intermediate portion is characterized thinner than the thickness H 5 having a thickness of H 3 and the downstream portion of the upstream portion catalyst of claim 1. 前記触媒の全長に対する前記第1触媒層の長さの割合は、10%〜70%である、請求項1または2に記載の触媒。   3. The catalyst according to claim 1, wherein a ratio of a length of the first catalyst layer to a total length of the catalyst is 10% to 70%. 4. 前記触媒の全長に対する前記第3触媒層の中間部分の長さの割合は、1%〜25%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の触媒。   The catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of a length of an intermediate portion of the third catalyst layer to a total length of the catalyst is 1% to 25%. 前記第1触媒層、前記第2触媒層および前記第3触媒層はいずれも貴金属を含み、該第1触媒層に含まれる貴金属の質量が、該第2触媒層に含まれる貴金属の質量よりも多いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の触媒。   The first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer all contain a noble metal, and the mass of the noble metal contained in the first catalyst layer is larger than the mass of the noble metal contained in the second catalyst layer. The catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount is large. 前記第3触媒層はロジウムおよびパラジウムを含み、前記第1触媒層および前記第2触媒層はパラジウムを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒。   The catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the third catalyst layer includes rhodium and palladium, and the first catalyst layer and the second catalyst layer include palladium. 前記第1触媒層、前記第2触媒層および前記第3触媒層がセリウムを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の触媒。   The catalyst according to any one of claims 1 to 6, wherein the first catalyst layer, the second catalyst layer, and the third catalyst layer contain cerium. リン化合物を含む排気ガスを浄化するために使用される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の触媒。   The catalyst according to any one of claims 1 to 7, which is used for purifying an exhaust gas containing a phosphorus compound. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の触媒に排気ガスを接触させる工程を包含する、排気ガスの浄化方法。   A method for purifying exhaust gas, comprising a step of bringing exhaust gas into contact with the catalyst according to any one of claims 1 to 8.
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